Einfluss der Druckparameter auf Zugfestigkeit und Bruchzähigkeit beim 3D-Druck von PEEK

In einer bei Springer veröffentlichten Studie haben die Autoren M. Refat, E. Zappino und A. Pagani die komplexe Dynamik zwischen FFF-Parametern (Fused Filament Fabrication) und deren Auswirkungen auf das mechanische Verhalten von Polyetheretherketon (PEEK) eingehend untersucht und dabei das Apium P220 für ihre experimentellen Untersuchungen verwendet. Diese Forschung untersucht, wie verschiedene FFF-Einstellungen die Zugeigenschaften und die Bruchzähigkeit von 3D-gedrucktem PEEK beeinflussen und bietet neue Einblicke in die Optimierung von Druckprozessen für diesen Hochleistungsthermoplast. Durch strenge Tests, einschließlich Zugprüfungen an Hundeknochenproben bei unterschiedlichen Temperaturen der Zonenheizung und Dreipunkt-Biegetests an SENB-Proben (Single-Edge Notched Beam) unter verschiedenen Druckkonfigurationen, liefert die Studie wichtige Erkenntnisse. Insbesondere zeigt sie, dass höhere Temperaturen der Zonenheizung die Zugfestigkeit von PEEK-Drucken deutlich erhöhen, allerdings auf Kosten eines geringeren Elastizitätsmoduls.

Darüber hinaus zeigt die Studie, wie diese Temperaturanpassungen ein duktiles Verhalten des Materials fördern und damit seine interlaminare Bruchzähigkeit verbessern können. Der Einsatz digitaler Bildkorrelationstechniken (DIC) zur Verfolgung der Rissausbreitung und der Dehnungsfelder in SENB-Proben bereichert die Studie zusätzlich und zeigt, dass Druckmuster an den Kanten zu einer verminderten interlaminaren Zähigkeit aufgrund von transversalem Risswachstum führen können. Diese umfassende Untersuchung verbessert nicht nur unser Verständnis des Verhaltens von PEEK unter verschiedenen FFF-Parametern, sondern schafft auch einen Präzedenzfall für die zukünftige Forschung im Bereich der additiven Fertigung von Hochleistungsmaterialien.

Wir danken den Autoren M. Refat, E. Zappino und A. Pagani für ihre bahnbrechende Arbeit und ihren Beitrag zur Weiterentwicklung des Bereichs der additiven Fertigung durch ihre detaillierte Untersuchung der Fähigkeiten des Apium P220 und P400. Ihre sorgfältige Forschung bietet unschätzbare Einblicke in die Optimierung der 3D-Druckparameter zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von PEEK. Wenn Sie sich für die Feinheiten dieser Studie interessieren und sich mit den umfassenden Ergebnissen beschäftigen möchten, laden wir Sie ein, den vollständigen Artikel bei Springer zu lesen. Entdecken Sie die Fortschritte in der 3D-Drucktechnologie, indem Sie auf die Schaltfläche unten klicken.

Der Apium P400 ist ein hochmoderner 3D-Drucker, der mit einem Zonenheizer der neuen Generation ausgestattet ist und die ältere Heizertechnologie des Apium P220 ablöst – ein bedeutender Fortschritt gegenüber der vorherigen Generation. Diese Entwicklung markiert einen entscheidenden Moment im Bereich der additiven Fertigung, insbesondere bei der Verarbeitung von Hochleistungsthermoplasten wie Polyetheretherketon (PEEK).

Die Einführung der fortschrittlichen Heiztechnologie des P400 hat zu einer umfassenden Studie geführt, die das Zusammenspiel zwischen diesem hochentwickelten Zonenheizungsmechanismus und verschiedenen Druckparametern untersucht. Ziel dieser Forschung ist es, herauszufinden, inwieweit diese Innovationen die mechanische Festigkeit und Bruchzähigkeit von 3D-gedruckten PEEK-Objekten weiter verbessern können.

Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass die neue Generation der Heizung im Apium P400 das Wärmemanagement während des Druckvorgangs deutlich optimiert. Diese Verbesserung ermöglicht nicht nur einen gleichmäßigeren Materialauftrag, sondern fördert auch eine bessere Haftung zwischen den Schichten – entscheidende Faktoren, die zur Gesamtfestigkeit und Haltbarkeit der gedruckten Teile beitragen.

Darüber hinaus ermöglicht die verbesserte Kontrolle der Druckbedingungen durch den P400 eine präzisere Beeinflussung der Materialeigenschaften. Diese Präzision ermöglicht die Herstellung von PEEK-Bauteilen mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften, die sich für eine Vielzahl von Anwendungen in anspruchsvollen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Automobilindustrie eignen.

Die Untersuchung der Fähigkeiten des Apium P400 ist ein großer Schritt vorwärts in unserem Verständnis, wie Heiztechnologien der nächsten Generation die Grenzen der additiven Fertigung neu definieren können, und bietet Einblicke in die Erzielung einer beispiellosen Materialstärke und Zuverlässigkeit bei gedruckten Objekten.