Verbesserte Druckqualität für Hochleistungspolymere: “Adaptive Heating System Technology”

Polymermaterialien spielen nach wie vor eine zentrale Rolle im Bereich der additiven Fertigung (AM). Sie halten den Rekord, die am längsten dienenden Materialien in der AM-Welt zu sein. Obwohl neben Keramik insbesondere Metalle in letzter Zeit eine starke Aufmerksamkeit erhalten haben, waren es Polymere und ihre besonders für Ingenieure relevanten Verbundformen, welche die Aktivitäten auf dem Gebiet der Maschinenentwicklung vorangetrieben haben.

Thermoplastische Polymere, die in der additiven Fertigung am häufigsten vorkommende Art von Polymeren, bringen eine Reihe von Eigenschaften mit sich, welche ihre Verarbeitung ermöglichen. Diese Eigenschaften sind typischerweise dem Verhalten des Polymers bei der Einwirkung von Temperaturveränderungen oberhalb oder unterhalb seiner Glasübergangstemperatur (Tg) zuzuordnen. Das Temperaturmanagement ist daher eine der wichtigsten Aufgaben für jeden 3D-Drucker, welcher polymere Materialien verarbeitet. Eine typische Assoziation ist: Je höher der Wert von Tg ist, desto größer ist der Bedarf für das Wärmemanagement.

Optimale Verarbeitung mit Hochleistungspolymeren ermöglichen

Mit der Einführung von Hochleistungs- und hochschmelzenden Materialien wie PEEK in das Materialportfolio von AM wurde deutlich, dass die meisten 3D-Drucker nicht für die Verarbeitung von PEEK und gleichrangigen Materialien entwickelt wurden.

Im Jahr 2015 fertigte die Apium Additive Technologies GmbH den ersten kommerziell erhältlichen Filament-basierten 3D-Drucker auf Basis des additiven Schmelzschichtverfahrens (FFF) für die Verarbeitung von PEEK. Apium besitzt ein Patent für ihre 3D-Druck-Technologie zur Verarbeitung von Hochleistungspolymeren. Ein einzigartiger Aspekt der Apium-Technologie ist das „Adaptive Heating System“, welches die temperaturbedingten Einflüsse auf das verarbeitete Material reguliert und es ermöglicht, qualitativ hochwertige Teile herzustellen.

Die “Adaptive Heating System Technology” von Apium bietet eine verbesserte Temperaturregelung, welche materialspezifische Anpassungen am Drucker ermöglicht und ebenso die bestmögliche Temperaturverteilung im gedruckten Modell abhängig von seiner Geometrie erreicht. Dies ist ein fehlendes Merkmal anderer im Handel erhältlichen 3D-Drucktechnologien für Materialextrusion. Das dank Apiums “Adaptive Heating System” realisierbare Wärmemanagement kann für die Steuerung des Kristallinitätsgrades in Polymeren mit kristallinen Eigenschaften verwendet werden. Dieses Werkzeug verbessert ebenso die Prozessqualität, da es kürzere Aufheiz- und Abkühlzeiten bietet und im Idealfall die Verformung von gedruckten Modellen eliminiert.