Apium hilft Ihnen, die Herausforderungen des FFF 3D-Drucks von Hochleistungskunststoffen zu meistern und somit 3D Druckprobleme zu eliminieren.

Im Bereich der Additiven Fertigung (AM) ist das additive Schmelzschichtverfahren (FFF) nach wie vor die am weitesten verbreitete aller 7 bekannten  praxisorientierten additiven Verfahren. Die Marktgröße der  FFF 3D-Drucktechnologie (Abb. 1) ist weiterhin höher als die, der übrigen Verfahren.

Vergleich der 3D-Drucktechnologien
Ein wichtiger Faktor für diese Marktgröße ist die Einführung von Hochleistungspolymeren und technischen Polymermaterialien in den AM-Sektor durch das additive Schmelzschichtverfahren (FFF). Diese Materialien haben in verschiedenen Branchen eine weitreichende Bedeutung und werden traditionell mit dem Spritzgussverfahren oder dem CNC-Fräsverfahren verarbeitet.
Da diese Materialien thermoplastischer Natur sind, erschweren deren Eigenschaften die Verarbeitung, da sie Methoden unterzogen werden, bei denen ein Phasenwechsel erforderlich ist. Alle 3D-Druckverfahren beinhalten eine Phasenänderung der Materialien. Bei thermoplastischen Kunststoffen verstärkt sich die Herausforderung der Verarbeitung dadurch, dass ihre Mikrostruktur durch die Bildung kristalliner oder amorpher Domänen entweder ausschließlich oder in Koexistenz kompliziert sein kann. 3D Druckprobleme oder schlechte Bauteile können wegen dieser mikrostrukturellen Veränderungen resultieren.

Apium spielt seit jeher eine Vorreiterrolle bei der Verwendung von Hochtemperatur- und Hochleistungs-Polymerwerkstoffen im globalen AM-Sektor. Die Markteinführung im Jahr 2015 des PEEK-Filaments und des HPP 3D-Druckers für diese Materialklasse war für andere Maschinenhersteller und Materialzulieferer richtungsweisend für den Einstieg in diesen unerforschten Verarbeitungsraum. Apium hat seither im Jahr 2016  PVDF, POM-C und PEI 9085 und im Jahr 2017 kohlefaserverstärktes (CFR) PEEK eingeführt. Was die Technologie von Apium einzigartig macht, ist das eigens entwickelte Temperaturmanagementsystem. Dieses System wurde speziell für die Handhabung der Zustandsänderung entwickelt, die auftritt, wenn das feste Filamentmaterial (z.B. PEEK) während des Druckprozesses in den Schmelzzustand übergeht und dann wieder in den festen Zustand zurückkehrt. Die Geschwindigkeit, mit der diese Transformation stattfindet, beeinflusst direkt die Art der Mikrostruktur sowie die makrophysikalischen Eigenschaften des 3D-Druckteils.

Der 3D-Druck mit dem additiven Schmelzschichtverfahren (FFF) setzt gute Kenntnisse in der Konstruktion, sowie der Steuerung von Druckparameter für Hochleistungspolymere wie  PEEK, voraus. Außerdem gute Materialkenntnisse; insbesondere, wie Materialien entstehen, wie ihre Eigenschaften unter den Bedingungen von Temperatur und Zeit gestaltet werden und was ein Material über längere Betriebszeiten hinweg erträgt.

Die Technologie von Apium bietet eine einzigartige Definition darüber, wie die Eigenschaften von Materialien wie PEEK mit Hilfe von Kontrollwerkzeugen gesteuert werden können. Der P220-Drucker von Apium ermöglicht den Aufbau von PEEK-Teilen mit Regionen unterschiedlicher Kristallinität, einschließlich der in der Literatur angegebenen Kristallinität für PEEK in Schlüsselanwendungen wie der Medizintechnik.

3D gedrucktes PEEK Getriebe
Ein PEEK Getriebe 3D gedruckt in verschiedenen Kristallinitätsgraden. Röntgenbeugungsprofile verschiedener Bereiche des PEEK-Bauteils
Die fortschrittliche Technologie von Apium sichert nicht nur die Kristallinität von PEEK, sondern minimiert auch 3D Druckprobleme und ihre Häufigkeit:
Warping - Fehlerbehebung der 3D Druckprobleme

Warping

Mangelhafte Schichthaftung und Risse - Fehlerbehebung der 3D Druckprobleme

Mangelhafte Schichthaftung und Risse

Over-Extrusion - Fehlerbehebung der 3D Druckprobleme

Über-Extrusion

Mangelhafte Overflächengüte - Fehlerbehebung der 3D Druckprobleme

Mangelhafte Oberflächengüte

Under-Extrusion - Fehlerbehebung der 3D Druckprobleme

Unter-Extruison

Mangelhafte Außenwände - Fehlerbehebung der 3D Druckprobleme

Lücken in der Außenwand

Apium verfügt über die meiste Erfahrung im Bereich des PEEK 3D-Drucks. Der CTO des Unternehmens, Prof. Dr. Brando Okolo, verfügt über mehr als 16 Jahre Erfahrung in der Materialforschung und treibt die technologische Entwicklung für fortschrittliche Materialien voran. Unter seiner Leitung hat sich das technische Team von Apium eine Expertise im 3D-Druck von Hochleistungspolymeren aufgebaut. Mit dieser Expertise ist Apium in der Lage, die Endanwender in hervorragender Weise zu unterstützen und den Know-how-Transfer im Rahmen von Fortbildungen sicherzustellen, um erstklassige Ergebnisse von der Materialauswahl bis hin zu erfolgreichen 3D-Druckteilen zu erzielen.

 

4 Phasen zur erfolgreichen Implementierung des industriellen 3D-Drucks und Fehlerbehung der 3D Druckprobleme

4 Phasen zur erfolgreichen Implementierung
Das Anwendungs- und Service Center von Apium widmet sich dem besten Kundenerlebnis. Es besteht aus den besten qualifizierten AM-Ingenieuren mit Erfahrung in den Bereichen Materialwissenschaften, Design-Engineering für den 3D-Druck, Anwendungstechnik und 3D-Druck von fortschrittlichen Polymeren. Das Team bewertet die Anforderungen jedes Endverbrauchers und erstellt ein Weiterbildungsprogramm. Mit diesem Fortbildungsprogramm werden die Endanwender die Herausforderungen im Bereich des FFF 3D-Drucks von PEEK und anderen Hochleistungspolymeren meistern.

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Durch die Adaption der Apium P-Serie für die Spritzgussproduktion konnte LIM Technics eine Kosteneinsparung von 86% und eine Zeitersparnis von 66% erzielen.
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