Carbonfaser verstärkte PPs als Alternative zu Peek

Industrielle Anwendungen für technische Thermoplastik wie PC und Hochleistungs -Thermoplastik wie Peek wachsen. In 3D -gedruckter Filamentform bieten diese Materialien eine leichte Alternative zu Metallen wie Stahl und Aluminium in Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Energie. Die Verstärkung dieser Hochleistungskunststoffe mit Zusatzstoffen kann ihre Leistung weiter verbessern. Zum Beispiel erhöhen Kurzzeitkohlenstofffasern Stärke und Steifheit und können zu niedrigen bis mittleren technischen Kunststoffen sowie Hochleistungskunststoffen hinzugefügt werden. Solange die 3D -Druckerdüse abrasive Materialien verarbeiten kann, können diese Verbundwerkstoffe wie normale Thermoplastik gedruckt werden. Der Hauptnachteil bei Hochleistungsverbundwerkstoffen wie verstärktem Peek sind die hohen Kosten für die erforderliche 3D-Druckhardware. Diese Materialien erfordern extrem hohe Extrusions- und Kammertemperaturen, und der Preis für die richtige Hardware (häufig im sechsstelligen Bereich) spielt häufig die Gesamtkostenvorteile der Plastik-3D-Drucktechnologie aus.

Was ist PPS?

Polyphenylensulfid (PPS) ist ein halbkristallines Thermoplastik, das zusammen mit Materialien wie Peek und PEI als Hochleistungs-Kunststoff eingestuft werden kann. Im Vergleich zu Standard- und Engineering -Thermoplastik und flammhemmend. Die wünschenswerteste Eigenschaft ist jedoch die hervorragende chemische Resistenz: PPS ist resistent gegen viele Säuren, Basen, Lösungsmittel und einige starke Oxidationsmittel (unter bestimmten Bedingungen). Für starke Oxidationsmittel wie Chlordioxid können Beschichtungen oder Auskleidungen erforderlich sein. Aufgrund seiner wünschenswerten Eigenschaften und des günstigen Preises im Vergleich zu Peek verfügt PPS über eine breite Palette von Anwendungen in verschiedenen Branchen. Seine mechanischen und chemischen Eigenschaften machen es in der Automobil-, Energie- und chemischen Verarbeitung nützlich, während seine Flammenhemmung und die Selbstauslöschungseigenschaften das Material der Wahl für elektrische und elektronische Komponenten wie SMT-Geräte, Motorhäuser und Transistordichtungen machen. PPS wird häufig nicht nur beeindruckend aus thermoplastischer Sicht, sondern wird häufig als echte Alternative zu Metallen wie Stahl und Aluminium verwendet. Die thermische Stabilität und der hervorragende chemische Widerstand ermöglichen es, in harten chemischen Umgebungen zu verwenden, während der Widerstand gegen Korrosion und die Auswirkungen von Automobilflüssigkeiten bemerkenswert sind. als kurzschneidende Kohlenstofffasern oder Glasfasern zur Bildung von Kompositen. Tatsächlich wird PPS häufiger als "gefülltes" Material als nicht besetzt verkauft. Nach Angaben der Forscher kann "die Zugabe von Kohlenstoff die mechanischen Eigenschaften, die tribologischen Eigenschaften, die strukturelle Integrität nach dem Brand und die elektrische/thermische Leitfähigkeit von ... PPS-Mischungen und -Compositen erheblich verbessern."

Carbonfaserverstärkte PPs können in Anwendungen verwendet werden, die ähnlich wie bei nicht nachgefüllten PPs. Die verbesserten mechanischen Eigenschaften machen es jedoch zu einem geeigneten Material für Komponenten wie Werkzeuge, Jigs und Armaturen. PPS -Verbundwerkstoffe eignen sich besonders gut für die industrielle FFF -Additivherstellung, da diese 3D -Drucker nicht in der Lage sind, Materialien wie reine Kohlefaser zu drucken.

3D -Druckpps

PPS, sowohl unbesetzte als auch in zusammengesetzter Form, bietet einen ziemlich praktikablen Weg zu 3D-Druck-Hochleistungs-Thermoplast-Teilen. Dies wird durch die Drucktemperatur von etwa 320 ° C ermöglicht, die hoch, aber nicht extrem hoch ist.

Während eine Extrusionstemperatur von 320 ° C über die Fähigkeiten der meisten FFF -3D -Drucker hinausgeht, ist sie signifikant niedriger als die für 3D -Print -Peek erforderlichen ~ 400 ° C. (Peek benötigt auch sehr hohe Kammertemperaturen.) Infolgedessen sind PPS -Teile weniger temperaturbeständig als Peek -Teile, können jedoch immer noch für anspruchsvolle Anwendungen bis zu ~ 230 ° C verwendet werden. Der für das Drucken von PPS benötigte 3D -Drucker liegt irgendwo zwischen einem FFF -Drucker der industriellen Klasse und einem spezialisierten Hochtemperatur -FFF -Drucker. Zuverlässige Drucker der Produktionsqualität kosten rund 10.000 US-Dollar, während hochmoderne High-Temperaturen-Maschinen wie die Stratasys Fortus 450mc rund 150.000 US-Dollar kosten, was für KMUs unerschwinglich teuer sein kann. Beim Drucken von PPs mit Kohlefasern muss zusätzlich zur Temperatur die Haltbarkeit des Druckkopfs berücksichtigt werden, da die kurzschnittenen Fasern abrasiver sind als das thermoplastische Substrat und daher einfache Messinghardware schädigen können. Eine geeignete Build -Oberfläche für PPS ist PEI -Blatt, wobei das Druckbett auf ungefähr 80 ° C erhitzt wird. Für komplexe 3D -gedruckte PPS -Teile, die auf Dual -Extruder gedruckt sind, ist das Material mit dem PVA -Hintergrundmaterial kompatibel. 3D -gedruckte PPS, die mit Kohlefaser verstärkt sind, eignen sich für Anwendungen wie funktionelles Prototyping, Werkzeug für Formteile und andere Prozesse sowie Herstellungshilfen wie Vorrichtungen. Zu den Branchen, die verstärkte PPS -Filamente verwenden, gehören Automobil, Eisenbahn und Luft- und Raumfahrt. Neue, lieferende, kostengünstige additive Fertigungssysteme ermöglichen es mehr Benutzern, mit PPS 3D-Druck zu drucken. Zum Beispiel verfügt der Ultimaker-Faktor 4, der im Mai 2024 mit dem Versand beginnt, einen hochabriebfestlichen Druckkern, der bei Temperaturen bis zu 340 ° C drucken kann-ausreichend, um mit Kohlefasern verstärkte PPs und viele technische Thermoplastik zu drucken. Moderne Systeme wie der Faktor 4 sind insofern einzigartig, als sie auf dem mittleren Markt positioniert sind. Trotz seiner Fähigkeit, wirklich leistungsstarke Materialien wie Carbonfaser-verstärkte PPs zu drucken, ist der Faktor 4 nach einem typischen Desktop-3D-Drucker professioneller 3D-Drucker als ein Hochtemperatur-Peek-3D-Drucker mehr. Um die Bedürfnisse von Benutzern in Branchen wie Elektronik und Automobil zu erfüllen, hat Ultimaker auch ein eigenes Verbundmaterial, Ultimaker PPS CF entwickelt, insbesondere für die Verwendung mit dem Faktor 4. Das Material bietet einen konsistenten Fluss und die idealen Materialeigenschaften, die so formuliert sind, dass sie Hochleistungen liefern und Leichtigkeit des Druckens. Die Kombination von Drucker und Material erzielt auch eine hervorragende dimensionale Genauigkeit mit minimaler Schrumpfung im Vergleich zu Peek. Wie bei anderen Kohlefaser-PPS-Materialien wird Ultimaker PPS CF für funktionelle Prototypen und indirekte Herstellung von Komponenten sehr empfohlen. Die hervorragende Chemikalie- und Wärmefestigkeit eröffnet jedoch den Weg für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Endverbrauchsteilen. Ultimaker-Formulierte PPS-CF ist flammenrettigend (V0-94) und garantiert niedrige Verzerrungen an großen Teilen, was es zu einer guten Übereinstimmung mit anderen PPS CF-Filamenten macht. Ultimaker-Formulierte PPS-CF ist flammhemmend (V0-94) und garantiert auch einen geringen Verzerrungen an großen Teilen, wodurch es von anderen PPS CF-Filamentlieferanten unterscheidet.

Die Hauptanwendungskomponenten sind:

Lufttransportverschluss

Diese Halterung wird verwendet, um die Luftfracht sicher zu befestigen oder Komponenten in einem Airfreight -Paket sicher zu laden. Es muss daher temperaturresistent, sehr robust und stabil und resistent gegen Chemikalien - Anwendungsanforderungen können mit PPS vgl. Erfüllt werden. Ein weiterer Vorteil der additiven Fertigung besteht darin, dass das Design iterativ angepasst werden kann und dank der verwendeten Materialien alle Iterationen die erforderlichen Zertifizierungen erfüllen können.

Hochdruckpumpenventile

Diese Art von Pumpenventil ist in Zügen installiert, die Flüssigkeiten oder Chemikalien transportieren. Da es jedoch zu einer veralteten Komponente (nicht mehr in der Produktion) geworden ist, muss die gesamte Pumpenbaugruppe zu einem Preis von rund 5.000 € ersetzt werden. Mit PPS CF kann es jetzt 3D gedruckt werden, sodass es immer noch den UL94 V0-Standard für Nicht-Flammbarkeit erfüllt und auch mit heißen Säuren verwendet werden kann.

Sensorhalterung

Diese einfache Halterung wird auf Produktionslinien und um das Feld verwendet, um schnell Sensoren, Kameras oder andere notwendige Erweiterungen zu montieren. Priorisieren Sie die Komponenten, um extreme Belastungen im Freien zu standhalten, einschließlich Wetterbedingungen, Aufprallfestigkeit oder Brandbedingungen

Neue Möglichkeiten

Carbon Faser verstärkte PPS ist ein Hochleistungsmaterial für einige der anspruchsvollsten industriellen Anwendungen. Einige Endbenutzer der additiven Fertigung sind möglicherweise der Ansicht, dass sie die teuersten Materialien und Hardware benötigen, um Qualität in der Technikqualität und ein hohes Maß an Designfreiheit zu erreichen. Ultimaker -Faktor 4 und seine speziell formulierten PPS -CF -Materialien zeigen jedoch, dass dies nicht mehr der Fall ist.

Neue Möglichkeiten

Carbon Faser verstärkte PPS ist ein Hochleistungsmaterial für einige der anspruchsvollsten industriellen Anwendungen. Einige Endbenutzer der additiven Fertigung sind möglicherweise der Ansicht, dass sie die teuersten Materialien und Hardware benötigen, um Qualität in der Technikqualität und ein hohes Maß an Designfreiheit zu erreichen. Ultimaker -Faktor 4 und seine speziell formulierten PPS -CF -Materialien zeigen jedoch, dass dies nicht mehr der Fall ist.