Hochleistungspolymer für Apiums FFF 3D Druck

Interview Brian Crotty | 28.02.2017 | 4 min read
"Hochleistungspolymere sind schwieriger zu drucken, können aber in verschiedenen industriellen Anwendungen (Prototyping, Forschung & Entwicklung, Einzelteile oder Kleinserien) eingesetzt werden." Apium ist einer von 3YOURMINDs industriellen 3D-Druckdienstleistern. Der Anwendungsforscher des Unternehmens, Philipp Renner, gibt in einem exklusiven Interview Einblicke in die Technologie, Materialauswahl und mechanischen Eigenschaften.
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  • Was ist der FFF 3D-Druck und was sind die größten Unterschiede zum normalen 3D-Druck?

Während des 3D-Druckprozesses, das Fused Filament Fabrication (FFF) nutzt, wird das Filament,  eine Art Polymerstrang, mit Hilfe des Druckkopfes geschmolzen und Schicht für Schicht aufgebaut, um ein Teil zu bauen. Der größte Unterschied zwischen der Apium FFF-Technik und der anderer Anbieter ist, dass wir nur Hochleistungspolymere nutzen, im Gegensatz zu ABS, PLA oder anderen geeigneten Kunststoffen. Daher ist die Apiums FFF-Technik einzigartig auf dem Markt. Unsere Technologie erzeugt neue Möglichkeiten für Anwendungen in verschiedensten Industrien.

  • Sie sind einer der wenigen, die regelmäßig in PEEK drucken. Können Sie uns die spezifischen Eigenschaften des Materials beschreiben? Gibt es Unterschiede in der Erstellung der 3D-Modelle, um PEEK nutzen zu können?

PEEK ist ein Polymer, das bei unterschiedlichsten Betriebstemperaturen eingesetzt werden kann (-196° bis 260°), es hat eine hohe chemische Resistenz, eine hohe Verschleißfestigkeit, es hält hohem Druck stand, hat ein exzellentes Reibungsverhalten, Durchschlagfestigkeit, ist schwer entflammbar, hat eine hohe Toleranz bezüglich Gammastrahlung und eine hohe Hydrolysestabilität. Modelle, die auf PEEK ausgerichtet sind, unterliegen den standardisierten Design-Regeln des FFF 3D-Drucks.

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  • Welche anderen speziellen  Materialien können Sie mit dieser Technologie drucken?

In der Anfangsphase unserer Technologie lag unser Hauptaugenmerk auf PEEK. Danach haben wir unser Produktspektrum um weitere Hochleistungspolymere erweitert. In Abstimmung mit Partnerunternehmen und Firmen aus allen großen Branchen haben wir nach den idealen Materialien gesucht, um sie mit unserer Technologie zu verbinden. Daher umfasst unsere Materialpalette inzwischen PEEK, POM-C, PVDF sowie PEI Ultem, und wir arbeiten kontinuierlich daran sie zu erweitern und dabei die Entwicklungen des Marktes zu berücksichtigen. Diese Hochleistungspolymere sind  zwar schwerer zu drucken, aber können in vielen Industrieanwendungen genutzt werden, beispielsweise im Prototyping, in R&D, für individuelle Teile oder Kleinserienproduktion. Zur Zeit arbeiten wir vermehrt daran, den Druckprozess für verstärkte PEEK-Filamente zu verbessern. Unser Ziel ist es, diese Optimierung gleichzeitig mit der Produktfreigabe unseres P220 Models nutzbar zu machen.

  • Was war der herausforderndste 3D-Druck, den Sie in den letzten 3 Monaten ausgeführt haben?

Einer der anspruchsvollsten 3D-Drucke war ein Fluidmischer, den wir in verschiedenen Materialien gedruckt haben. Das schwierigste war, die kleinen Kanäle im Inneren des Mixers mit einer glatten Oberfläche zu drucken. Diese Herausforderung konnte mit Hilfe unserer Drucktechnologie und mit unserem 3D-Drucksystem genau wie erwartet und gewünscht bewältigt werden. Ein solches komplexes Bauteil wie dieses war nicht geeignet für andere Herstellungsprozesse, wie z.B. das CNC-Fräsen oder das Spritzgussverfahren.

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  • Aus welchen Industriebranchen kommen Ihre  Hauptauftraggeber? Sind einige von ihnen 2016 deutlich gestiegen?

Die Nachfrage zeigt deutlich, dass  unsere Technologie  Anwendungen in allen bedeutenden Industriezweigen unterstützt. PEEK kann beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, für Halbleiter- und Elektroindustrie, im Automobilbau, in der Öl- und Gasindustrie sowie im medizinischen Bereich genutzt werden. Die Nachfrage aus all diesen Bereichen hat sich deutlich seit der Einführung unserer Technologie erhöht. Wir führen dies teilweise auf das Wachstum unseres Unternehmens und die entsprechende Beachtung am Markt zurück, wie auch auf den Wunsch der Industrie, die Kosten innerhalb ihrer Produktentwicklungskette zu reduzieren und dabei unsere Technologie als eine Lösung zu erkennen.

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  • Wie sieht Ihrer Meinung nach der nächste Schritt aus, damit der FFF 3D-Druck häufiger bei verwendbaren Produkten eingesetzt wird?

Wie so oft wird zuerst eine neue Technologie nur zögerlich angenommen. Dies ist verständlich, vor allem wenn die Anwendungen betrachtet werden für die unsere Technologie bestimmt ist, und die damit verbundenen Anforderungen.

Außerdem muss berücksichtigt werden, dass der 3D-Druck generell noch ein wenig genutztes Tool in allen Industrien ist, vor allem für die Endnutzer-Anwendung. Dies verstärkt die Zurückhaltung potenzieller Kunden, da Unsicherheiten bezüglich der Funktionsfähigkeit der Technik bestehen. Datenerfassungen zeigen, dass Apiums Technologie für viele Anwendungen vergleichbar mit traditionellen Herstellungsverfahren ist. Dies deutet darauf hin, dass wir langsam damit beginnen, die anfängliche Irritation zu überwinden.

Um die Technologie noch weiter zu etablieren, muss der Schwerpunkt darin liegen, das entsprechende Bewusstsein und Verständnis für die Vorteile des FFF3-D-Drucks voranzutreiben. Dafür engagieren wir uns mit Trainingseinheiten, Seminaren und Workshops.

Wir arbeiten darüber hinaus mit Erstanwendern, um Fallstudien zu erstellen und die Effizienz unserer Technologie zu präsentieren. Somit können auch diejenigen, die darüber nachdenken, den FFF 3D-Druck zu nutzen, eine fundierte Entscheidung treffen.

 

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Die Apium Additive Technologies GmbH ist ein in Karlsruhe ansässiges technologiebasiertes Unternehmen. Es ist das erste Unternehmen, welches PEEK (Polyetheretherketon) in Filamentform kommerziell angeboten und einen speziell auf industriell genutzte Hochleistungspolymere zugeschnittenen Fused Filament Fabrication (FFF) 3D Drucker entwickelt hat. 

Mit unserer eigenen Forschung und Entwicklung und durch enge Zusammenarbeit mit führenden Forschungsinstituten, unter anderem mit dem KIT und dem Fraunhofer Institut IWM, zielen wir darauf ab, innovative Lösungen für die Industrie zu finden. Wir haben die Vision, durch die Verarbeitung von Hochleistungspolymeren eine führende Rolle im Bereich der FFF 3D-Drucktechnologie einzunehmen.

 

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