EINFÜHRUNG IN ULTRAPOLYMERE

An der Spitze der Polymerpyramide stehen Ultrapolymere, Hochleistungspolymere, Superpolymere, Spezialpolymere, wie auch immer man sie nennen möchte. Diese Materialien weisen eine deutlich höhere Leistung als herkömmliche technische Polymere auf und werden häufig als Metallersatz verwendet bei denen die Eigenschaften der Materialien glänzen. Der 3D-Druck von Ultrapolymeren ist eine relativ neue Sache, die dank des leistungsstarken miniFactory Ultra 3D-Druckers möglich geworden ist. Der Ultra 3D-Drucker wurde für den 3D-Druck von Ultrapolymeren entwickelt und die 250°C beheizte Druckkammer des Gerätes ermöglicht die bestmögliche Qualität gedruckter Hochleistungspolymerteile.

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Hauptmerkmale von Ultrapolymeren

Die wichtigsten Eigenschaften von Ultrapolymeren beziehen sich auf Anwendungen, die hohe Betriebstemperaturen von bis zu 250°C mit korrosiven oder starken Chemikalien kombinieren. Eine weitere Hauptverwendung ist der Ersatz von Metall. Metall ist langlebig, aber auch schwer, teuer und korrodiert mit der Zeit. In vielen Branchen, in denen Metall keine Option mehr ist, werden neue Lösungen benötigt.

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Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien und Lösungsmittel

Die extreme chemische Beständigkeit von Hochleistungspolymeren ermöglicht ihren Einsatz in Umgebungen, in denen Metalle oft oxidiert oder verrostet sind. Hochleistungspolymere bieten langfristige Zuverlässigkeit und verkürzen Ausfallzeiten aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit gegenüber starken Chemikalien und Lösungsmitteln selbst in den anspruchsvollsten Umgebungen und Anwendungen.

Metalle erfordern verschiedene teure Oberflächen und Beschichtungen, um in ähnlichen Umgebungen verwendet zu werden. Wenn Metallteile zerkratzt oder die Beschichtung abgenutzt ist, können die Chemikalien sie leicht angreifen. Dies führt zu Materialverlusten, beginnend mit der Oberfläche und auch zu Verlusten der mechanischen Eigenschaften. Bei Kunststoff sind diese Behandlungen nicht erforderlich.

Hochleistungspolymere haben eine extreme chemische Beständigkeit gegenüber Säuren, Alkoholen, Kraftstoffen, Ölen und halogenhaltigen Lösungsmitteln. Dies macht sie zu einem idealen Material für den Einsatz in Situationen, in denen Präzisionskomponenten für die Flüssigkeitshandhabung in der chemischen und verarbeitenden Industrie benötigt werden.

Natürlich korrosionsfrei

Anders als bei Metallen wird das Kunststoffmaterial vor dem 3D-Druck eingefärbt, sodass für die fertigen Teile keinerlei gesonderte Behandlungen wie Lackieren erforderlich sind. Feuchtigkeitsinduzierte Korrosion ist eine große Herausforderung bei Metallteilen und die meisten Metalle erfordern eine separate Beschichtung, um Korrosion im Laufe der Zeit zu verhindern. Die Herausforderung für Beschichtungen ist jedoch die Verschleißfestigkeit und damit die Lebensdauer des Teils. Auch verschiedene korrosionsbeständige Legierungen stehen zur Verfügung, diese sind jedoch naturgemäß teurer und damit eine Herausforderung, die Kosten im Griff zu behalten.

Hochleistungspolymere und Polymerverbundteile sind von Natur aus korrosionsbeständig und erfahren keine galvanischen Auswirkungen in einem andersartigen Metallszenario, das eine Ummantelung erfordert.

Hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht zur Optimierung der Effizienz

Die Industrie sucht ständig nach starken und leichten Materialien, die es ermöglichen, das Design von Teilen zu vereinfachen, die Systemkosten zu senken und eine längere Haltbarkeit von Teilen zu gewährleisten, die rauen Bedingungen ausgesetzt sind.

Durch die Verwendung von Hochleistungspolymeren anstelle von Metallen können Produkte deutlich leichter als bisher hergestellt werden. Hochleistungspolymere sorgen dank ihres geringen Gewichts für eine bessere Kraftstoffeffizienz und verbesserte Haltbarkeit.

Polymere sind bis zu sechsmal leichter als viele Metalle. So können beispielsweise Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt signifikante Kraftstoffkosten einsparen, indem sie Metallteile durch Hochleistungspolymere ersetzen.

Lesen Sie mehr darüber, wie verschiedene Industrien Ultrapolymere einsetzen

Einsatztemperatur bis 250°C eröffnet neue Möglichkeiten

Herkömmliche technische Kunststoffe haben sich hinsichtlich der Betriebsumgebung und vor allem der Betriebstemperaturen an gewisse Einschränkungen gewöhnt. Während die gängigsten technischen Polymere Betriebstemperaturen bis etwa 100°C standhalten können, ermöglichen Hochleistungspolymere Betriebstemperaturen bis über 250°C.

Für viele Anwendungen wäre Kunststoff die perfekte Lösung gewesen, wenn die Betriebstemperatur höher gewesen wäre. Bisher hat sich die Industrie für schwere, teure und langlebige Metallteile in Anwendungen entschieden, die für Metalle ungeeignet sind. Mit dem 3D-Druck von Ultrapolymeren ist die Zeit der Kompromisse vorbei und das richtige Hochleistungspolymer kann für die Anwendung ausgewählt werden. Es gibt beispielsweise unzählige Anwendungen in der Prozessfertigung, von Wärmebehandlungsumgebungen bis hin zu den Aushärtungsphasen von Lackierstraßen. Für diese Anwendungen bietet der Hochleistungspolymer-3D-Druck eine kostengünstige und optimale Lösung, die erhebliche Einsparungen ermöglicht.

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Extreme elektrische Isolation in allen Formen und Designs

Hochleistungspolymere haben hervorragende elektrische Isolationseigenschaften sowie verbesserte thermische Leistungen gezeigt. Eine ausgezeichnete Isolierung ist ein Muss für Stromerzeugungsanlagen, die mit elektrischen Strömen umgehen. Wenn Isolierung mit einer hohen Temperaturbeständigkeit, sogar über 250°C, kombiniert wird, vervielfachen sich die Anwendungen der Materialien schnell. Da Transportfahrzeuge elektrischer und leichter werden, werden haltbarere und sicherere Materialien gesucht. Hochleistungspolymere sind aufgrund der geringen Anzahl an subatomaren Partikeln resistent gegen Elektronenfluss. Dadurch wird verhindert, dass elektrische Ladungen ungehindert durch den Körper gelangen.

Metallische Materialien erfordern oft teure Oberflächen und Beschichtungen, um auch nur ein gewisses Maß an Isoliereigenschaften zu erreichen. Jedoch hat selbst das behandelte Metall nicht die gleichen Eigenschaften wie ein Polymer.

Haltbarkeit und Geräuschlosigkeit mit selbstschmierenden Eigenschaften

Hochleistungspolymere widerstehen Reibung und Verschleiß gut und sind damit eine hervorragende Lösung für anspruchsvolle Anwendungen. Der niedrige Reibungskoeffizient ermöglicht den Einsatz von Polymerkomponenten unter trockenen Bedingungen. Auch Schmiermittel sind überflüssig. Durch die Verwendung von Polymeren anstelle von Metallen können Sie langlebige, geräusch- und vibrationsarme Teile gewährleisten.

Schmierstoffe sind für alle Metall-Metall-Kontakte unerlässlich. Auch wenn regelmäßig Schmierstoffe hinzugefügt werden und somit eine optimale Betriebsumgebung erhalten bleibt, verschleißen Metalle im Einsatz immer noch schneller als Kunststoffe. Hochleistungspolymere sind eine hervorragende Option für Anwendungen im Maschinenbau, da die Teile komplex geformt sein können und vor allem eine hohe tribologische Leistung aufweisen. Selbstschmierende Eigenschaften verlängern die Lebensdauer der Komponenten und reduzieren den Wartungsaufwand.

Wiederholbare Sterilisation mit allen gängigen Methoden

Kunststoffe, die unter anderem in der Medizin- und Lebensmittelindustrie verwendet werden, müssen sterilisierbar sein. Dies gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit, ohne deren Leistung zu beeinträchtigen. Polymere weisen gute Reinigungs- und Sterilisationseigenschaften auf, was sie zu einer guten Lösung für anspruchsvolle Anwendungen macht. Die Sauberkeit von Werkzeugen und Hilfsmitteln, die in der medizinischen Industrie verwendet werden, ist von entscheidender Bedeutung. Infektionen sind eine der größten Bedrohungen, denen Patienten in Krankenhäusern ausgesetzt sind. Dies kann leicht vermieden werden, indem man Geräte verwendet, die richtig sterilisiert werden können.

In der Lebensmittelindustrie ist die Sterilisation ein sich oft wiederholender 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 überstehen. Insbesondere können sie rauen Methoden wie Chemikalien-, Dampf- oder Strahlensterilisation ohne nennenswerten Schaden standhalten.

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Branchenspezifische Zulassungen

Die meisten Ultrapolymere sind gemäß der Brandklassifizierung UL94 V-0 klassifiziert. UL94 ist einer der am häufigsten verwendeten Entflammbarkeitstests zur Bestimmung der relativen Entflammbarkeit von Kunststoffmaterialien. Somit haben die Materialien gute Feuerwiderstandsklassen, wodurch sie in anspruchsvolleren Anwendungen eingesetzt werden können.

Neben der UL94 V-0-Klassifizierung verfügen einige Materialien über weitere, branchenspezifische Zulassungen. Zum Beispiel erfüllt das ULTEM9085-Harz die Luftfahrtstandards, indem es FST-kompatibel mit einem OSU-Rating von 55/55 ist. ULTEM9085-Harz und PEKK erfüllen die Norm EN45545-2 der Bahnindustrie. Beide Sondernormen beziehen sich auf die Entzündung von Stoffen und die Bildung giftiger Gase.

Materialien wie ULTEM1010 oder PC-S verfügen über eine Lebensmittelkontakt-Zertifizierung EU 10/2011, FDA 21 CFR, was den Einsatz der Materialien in Lebensmittelanwendungen ermöglicht. Somit lässt sich festhalten, dass Ultrapolymere ihrem Namen alle Ehre machen und Materialien in den anspruchsvollsten Anwendungen eingesetzt werden können.

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