Filamente gegen alles beständig! Das heißt, über die chemische Beständigkeit im 3D-Druck
Je mehr wir uns mit der Welt der Filamente und der Möglichkeit ihrer Verwendung in verschiedenen Branchen und Sektoren befassen, desto häufiger denken wir an die chemische "Haltbarkeit". Das Forschungsgebiet in diesem Bereich ist noch nicht entwickelt. Einige der Experimente sind mit einer langfristigen Machbarkeit belastet. Was bedeutet das?
Autor: Tomasz Garniec
Die chemische Beständigkeit ist eine langfristige Änderung des Arbeitsumfelds von neutral zu „schädlich”. Folglich gibt es viele Streitigkeiten über die Auslegung der Bedeutung des Wortes „langfristig”. Reichen ein paar oder ein Dutzend Stunden aus – sollten wir mehrwöchige oder sogar mehrjährige Tests durchführen? Eine der Fragen ohne klare Antwort ist beispielsweise, wie lange der Betrieb beispielsweise der Wasserumgebung die Ausdrucke beeinflusst – unter Berücksichtigung und Kenntnis der Tendenz der Filamente, hygroskopisch zu sein. Aber das werde ich heute nicht tun. In einer kurzen Veröffentlichung werde ich jene Filamente beschreiben, die „Beständigkeit” gegen alles Chemische zeigen. Ich werde auch versuchen zu erklären, ob es einen Unterschied zwischen einem Filament und einem Ausdruck daraus gibt.
Chemikalienbeständiges 3D-Filament
Einige von Ihnen fragen sich vielleicht, warum sich Filamente anders verhalten als Drucke. Zur Erklärung: Während des Druckprozesses sind sie hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt – was ihre innere Struktur und einige Eigenschaften direkt verändert. Basierend auf den Untersuchungen kann klar gesagt werden, dass die Behandlung (wie das Druckverfahren) das Primärfilament beeinflusst, das einen geringeren Widerstand aufweist als der daraus hergestellte Druck.
Unter den vielen Aspekten der chemischen Beständigkeit ist derjenige der Schlüssel, der dafür verantwortlich ist, der Wirkung von Alkoholen und Säuren zu widerstehen. Dies sind zwei Elemente, die in der Umgebung am häufigsten vorkommen und die Verwendung und Anwendung eines bestimmten Filaments und Ausdrucks bestimmen. Superfilamente sind solche, die ihre Abmessungen, Konsistenz und Eigenschaften sowohl in alkoholischen als auch in sauren Umgebungen nicht verändern. Solche Filamente sind PP, PPS (auch PPSU), PAEK (PEEK, PEKK) und PEI.
Polypropylen 3D-Druck
Das „am einfachsten” zu druckende aus dem oben genannten ist PP – dh Polypropylen. Es erfordert jedoch die Verwendung industrieller Lösungen, die in Industriedruckern und personalisierten Klebstoffen üblich sind. Es ist ein Filament, das sich durch hohe Flexibilität und Haltbarkeit auszeichnet, und gleichzeitig wirkt sich auch eine langfristige Änderung der Arbeitsumgebung nicht auf seine chemische Beständigkeit und Abmessungen aus. Polypropylen ist das häufigste Material bei der Herstellung von Flaschen oder anderen Tanks. Immer häufiger wird es bei der Herstellung von Orthesen, Laborbehältern, aber auch Elementen verwendet, die Langzeiteffekten ausgesetzt sind, z. B. einer sich verändernden natürlichen Umgebung. Es wird zur Herstellung von Autoteilen wie Stoßstangen und Abdeckungen verwendet. Da es im Kontakt mit Lebensmitteln neutral ist, ist es in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet.
Eine andere interessante Filamentlösung ist PPS oder PPSU – d. H. Polyphenylensulfid. Es ist eine bekannte und immer häufiger verwendete Alternative zu PEEK, das im Gegensatz zu dem genannten Filament zwischen den Schichten viel bessere Hafteigenschaften aufweist. Beeinflusst seine Stärke in jeder Achse. Das Omni3D-Angebot umfasst beispielsweise Thermec Zed, das diese Gruppe von Filamenten darstellt. Bei Temperaturen unter 200 ° C löst es sich in keiner Substanz. Es wird zur Herstellung von Tanks verwendet, in denen „aggressive” Substanzen abgelagert werden. Als viel billigere Alternative zu PEEK findet man es in der Automobilindustrie (Bremsflüssigkeitsbehälter), in der Automatisierung als Teil von Produktionslinien, aber auch immer häufiger in der Elektronikindustrie, z. B. als sogenannte „Hitzepause”. Im Gegensatz zu vielen Filamenten zeichnen sich PPS (PPSU) -Drucke durch eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme aus.
3D-Druck mit PEEK – mechanische, chemische und Temperaturbeständigkeit
Die Gruppe der industriellen Filamente mit erhöhten Festigkeitsparametern ist die PAEK-Familie (Polyaryletherketon). PEEK gehört zu dieser Familie! Eines der langlebigsten Filamente, das heute verwendet wird, und der Wunsch vieler Branchen. Sein chemischer Name ist PoliEtherEtherKeton. Neben hervorragenden mechanischen Eigenschaften ist es flammhemmend und äußerst beständig gegen chemische Mittel. Die Nachteile von PEEK sind die Druckbedingungen, in den meisten Fällen die Notwendigkeit einer Hochtemperatur-Nachbearbeitung und das schnelle Abkühlen, was den Unterschied in der Festigkeit in verschiedenen Achsen (insbesondere das Haftvermögen zwischen den Schichten) erheblich beeinflusst. Eine Alternative zu PEEK gehört zu PAEK – PEKK – d. H. PoliEtherKetonKeton. Drucke aus diesem Filament zeichnen sich durch eine ähnliche, wenn auch geringere Festigkeit als PEEK aus, erfordern jedoch keine kostspielige und langfristige thermische Nachbearbeitung (Erhitzen in einem Hochtemperaturofen) und sind viel einfacher zu drucken. Das heißt nicht, dass jeder sie drucken kann. Die unverzichtbaren Elemente seiner Verarbeitung sind eine hohe Extrusionstemperatur und eine vollständig beheizte Kammer. Das Omni3D – PEKK-A Angebot ist ein hervorragendes Beispiel dafür.
Die letzte Gruppe sind Filamente aus der PEI-Familie – d. H. Polyetherimide. Außergewöhnliche Filamente, oft als solche bezeichnet, die die Spielregeln ändern und den 3D-Druck auf die nächste Stufe heben. Sie zeichnen sich nicht nur durch eine sehr hohe chemische Beständigkeit auch bei viel höheren Temperaturen als 200 ° C aus, sondern auch durch Abriebfestigkeit und Nichtentflammbarkeit. Für Filamente dieser Gruppe sind die Anwendungsbereiche am breitesten. Von der Medizin über die Automobilindustrie bis zur Luft- und Raumfahrtindustrie. Säuren oder Alkohole für Ultemu (PEI) -Drucke sind „neutral” oder nahezu neutral.
Um zusammenzufassen – wenn die chemische Beständigkeit für Sie am wichtigsten ist – müssen Sie überlegen, in welcher Umgebung und wie lange Ihr Ausdruck hält. Sie arbeiten nicht bei hohen Temperaturen, aber das Zusammenspiel von Säuren und Alkoholen ist ein wichtiges Element – wählen Sie PP – kostengünstiges, relativ einfaches Drucken sorgt für volle Zufriedenheit. Wenn Sie nach einem Filament suchen, das sehr langlebig und hart ist, sollten Sie PPS (PPSU) wählen – zum Beispiel Thermec Zed. Wenn Sie etwas mehr wollen und die Kosten keine Rolle spielen, sollten Sie PAEK- oder PEI-Filamente wählen. Die chemische Beständigkeit in Verbindung mit anderen Eigenschaften kann Ihr Design auf die nächste Stufe heben.
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