Ultra-Polymere, Hochleistungspolymere, Superpolymere, Spezialpolymere – wie auch immer Sie sie nennen möchten – befinden sich an der Spitze der Polymerpyramide. Diese Materialien bieten eine deutlich höhere Leistung als herkömmliche technische Polymere und werden im Zusammenhang mit Ultra-Polymeren oft als Metallersatzanwendungen bezeichnet, bei denen die Materialeigenschaften besonders hervortreten. Das 3D-Drucken von Ultra-Polymeren ist eine relativ neue Entwicklung, die dank der Hochleistungs-miniFactory Industrie-3D-Drucker möglich geworden ist. Der Ultra 2 3D-Drucker wurde speziell für den 3D-Druck von Ultra-Polymeren entwickelt, und die 250°C beheizte Druckkammer des Geräts ermöglicht die bestmögliche Qualität gedruckter Hochleistungspolymerteile.
Die wichtigsten Eigenschaften von Ultra-Polymeren beziehen sich auf Anwendungen, die hohe Betriebstemperaturen von bis zu 250°C mit korrosiven oder starken Chemikalien kombinieren. Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich sind Anwendungen, bei denen Metall ersetzt wird. Metall ist langlebig, aber auch schwer, teuer und korrodiert im Laufe der Zeit. In vielen Industrien werden neue Lösungen benötigt, bei denen Metall keine Option mehr ist.
Die extreme chemische Beständigkeit von Hochleistungspolymeren ermöglicht ihren Einsatz in Umgebungen, in denen Metalle häufig oxidieren oder rosten. Hochleistungspolymere bieten langfristige Zuverlässigkeit und verkürzen Ausfallzeiten dank ihrer hervorragenden Beständigkeit gegen starke Chemikalien und Lösungsmittel, selbst in den anspruchsvollsten Umgebungen und Anwendungen.
Metalle benötigen verschiedene teure Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen, um in ähnlichen Umgebungen verwendet werden zu können. Wenn Metallteile zerkratzt werden oder die Beschichtung abnutzt, beginnen Chemikalien sie leicht zu korrodieren. Dies führt zu einem Materialverlust an der Oberfläche und auch zu einem Verlust der mechanischen Eigenschaften. Bei Kunststoffen sind diese Behandlungen nicht erforderlich.
Hochleistungspolymere weisen eine extreme chemische Beständigkeit gegenüber Säuren, Alkoholen, Kraftstoffen, Ölen und halogenierten Lösungsmitteln auf. Dies macht sie zu einem idealen Material für den Einsatz in Präzisionsflüssigkeitskomponenten in der Chemie- und Verarbeitungsindustrie.
Industrien suchen ständig nach starken und leichten Materialien, die es ermöglichen, das Design von Teilen zu vereinfachen, Systemkosten zu senken und mehr Haltbarkeit für Teile zu bieten, die rauen Bedingungen ausgesetzt sind.
Durch die Verwendung von Hochleistungspolymeren anstelle von Metallen können Produkte deutlich leichter hergestellt werden als zuvor. Hochleistungspolymere bieten dank ihres geringen Gewichts eine bessere Kraftstoffeffizienz und eine verbesserte Haltbarkeit.
Polymere sind bis zu sechsmal leichter als viele Metalle. So können beispielsweise Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt durch den Ersatz von Metallteilen durch Hochleistungspolymere erhebliche Einsparungen bei den Treibstoffkosten erzielen.
Traditionelle technische Kunststoffe sind an bestimmte Einschränkungen in Bezug auf Einsatzumgebungen und vor allem Einsatztemperaturen gewöhnt. Während die gängigsten technischen Polymere Betriebstemperaturen von bis zu etwa 100°C standhalten, ermöglichen Hochleistungspolymere Betriebstemperaturen von über 250°C.
In vielen Anwendungen wäre Kunststoff die perfekte Lösung gewesen, wenn die Betriebstemperatur höher gewesen wäre. Bisher hat sich die Industrie für Metallteile entschieden, die schwer, teuer und in ungeeigneten Anwendungen eine geringe Lebensdauer haben. Mit dem 3D-Druck von Ultra-Polymeren ist die Zeit der Kompromisse vorbei, und das richtige Hochleistungspolymer kann für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden. Zum Beispiel gibt es unzählige Anwendungen in der Prozessfertigung, von Wärmebehandlungsumgebungen bis hin zu den Aushärtungsphasen von Lackierstraßen. In diesen Anwendungen bietet der 3D-Druck mit Hochleistungspolymeren eine kostengünstige und optimale Lösung, die erhebliche Einsparungen ermöglicht.
Hochleistungspolymere haben hervorragende elektrische Isoliereigenschaften sowie verbesserte thermische Leistungen gezeigt. Hervorragende Isolierung ist ein Muss für Stromerzeugungsanlagen, die mit elektrischen Strömen arbeiten. Wenn die Isolierung mit einer hohen Temperaturbeständigkeit von über 250°C kombiniert wird, vervielfachen sich die Einsatzmöglichkeiten der Materialien schnell. Da Transportfahrzeuge immer elektrischer und leichter werden, sind haltbarere und sicherere Materialien gefragt. Hochleistungspolymere sind widerstandsfähig gegen Elektronenfluss aufgrund der geringen Anzahl an subatomaren Teilchen. Dies verhindert, dass elektrische Ladungen frei durch das Material fließen.
Metallmaterialien erfordern oft teure Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen, um auch nur ein gewisses Maß an Isoliereigenschaften zu erreichen. Dennoch hat selbst behandeltes Metall nicht die gleichen Eigenschaften wie ein Polymer.
Hochleistungspolymere sind äußerst widerstandsfähig gegen Reibung und Verschleiß, was sie zu einer hervorragenden Lösung für anspruchsvolle Anwendungen macht. Der niedrige Reibungskoeffizient ermöglicht den Einsatz von Polymerkomponenten unter trockenen Bedingungen. Schmierstoffe sind ebenfalls überflüssig. Durch die Verwendung von Polymeren anstelle von Metallen können langlebige, geräuscharme und vibrationsarme Bauteile sichergestellt werden.
Schmierstoffe sind bei allen Metall-auf-Metall-Kontakten unerlässlich. Selbst wenn Schmierstoffe regelmäßig hinzugefügt werden und so eine optimale Betriebsumgebung aufrechterhalten wird, nutzen sich Metalle im Einsatz dennoch schneller ab als Kunststoffe. Hochleistungspolymere sind eine ausgezeichnete Option für Anwendungen im Maschinenbau, da die Teile komplexe Formen haben können und eine hervorragende tribologische Leistung aufweisen. Selbstschmierende Eigenschaften verlängern die Lebensdauer der Komponenten und reduzieren den Wartungsaufwand.
Kunststoffe, die in der Medizin- und der Lebensmittelindustrie verwendet werden, müssen sterilisierbar sein. Dies gewährleistet ein hohes Maß an Betriebssicherheit, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Polymere bieten gute Reinigungs- und Sterilisationseigenschaften, was sie zu einer guten Lösung für anspruchsvolle Anwendungen macht. Die Sauberkeit von Werkzeugen und Hilfsmitteln in der Medizinbranche ist entscheidend. Infektionen gehören zu den größten Bedrohungen, denen Patienten in Krankenhäusern ausgesetzt sind. Dies kann leicht vermieden werden, indem Geräte verwendet werden, die ordnungsgemäß sterilisiert werden können.
In der Lebensmittelproduktion ist die Sterilisation ein häufig wiederholter Vorgang. Es ist sehr wichtig, dass der Sterilisationsprozess die Haltbarkeit der in der Produktion verwendeten Teile nicht beeinträchtigt. Hochleistungspolymere wie PPSU oder ULTEM1010 können wiederholte Sterilisationszyklen aushalten. Insbesondere halten sie anspruchsvollen Methoden wie chemischer, Dampf- oder Strahlensterilisation stand, ohne dabei erheblichen Schaden zu nehmen.
Die meisten Ultra-Polymere sind gemäß der UL94 V-0-Feuerklassifikation eingestuft. UL94 ist einer der am häufigsten verwendeten Entflammbarkeitstests zur Bestimmung der relativen Entflammbarkeit von Kunststoffmaterialien. Dadurch verfügen die Materialien über gute Feuerwiderstandswerte, die ihren Einsatz in anspruchsvolleren Anwendungen ermöglichen.
Zusätzlich zur UL94 V-0-Klassifikation verfügen einige Materialien über weitere, branchenspezifische Zulassungen. Zum Beispiel erfüllt das ULTEM9085-Harz die Luftfahrtstandards, da es FST-konform ist und eine OSU-Bewertung von 55/55 aufweist. Das ULTEM9085-Harz und PEKK erfüllen die EN45545-2-Norm der Bahnindustrie. Beide Spezialstandards beziehen sich auf die Entzündung von Materialien und die Bildung toxischer Gase.
Materialien wie ULTEM1010 oder PC-S verfügen über eine Lebensmittelkontaktzertifizierung gemäß EU 10/2011, FDA 21 CFR, was ihren Einsatz in Lebensmittelanwendungen ermöglicht. Daher kann man sagen, dass Ultra-Polymere ihrem Namen alle Ehre machen und in den anspruchsvollsten Anwendungen genutzt werden können.
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