Hochleistungspolymere 3D-drucken

Mit seinem speziellen Druckkopf, der bis zu 420 °C erreichen kann, ist der 3D-Drucker Apium P155 optimiert zur Verarbeitung von Hochleistungspolymeren wie PEEK, POM-C, PVDF und PEI Ultem 1000. Und das ist erst der Anfang. Zusammen mit seinen Partnern Heidelberg und Ensinger arbeitet Apium bereits an der nächste Druckergeneration.

Die 2014 noch unter dem Namen Indmatec GmbH in Karlsruhe gegründete Apium Additive Technologies GmbH hat sich auf das Fused Filament Fabrication Verfahren (FFF) spezialisiert, bei dem ein Kunststoffstrang mithilfe des Druckkopfes geschmolzen und Schicht für Schicht aufgetragen wird. Ziel der Entwickung war es, industrietaugliche und später medizinisch einsetzbare Hochleistungspolymere zu erforschen und mit selbst entwickelten 3D-Druckern zu verarbeiten. Nach ausgiebiger Forschung konnte Apium nach eigener Aussage als erstes Unternehmen weltweit das Hochleistungspolymer Polyetheretherketon (PEEK) in Filamentform mit einem 3D-Drucker verarbeiten.

Im Gegensatz zu vielen Wettbewerbern stehen bei Apium die Materialien im Vordergrund. Auf dieser Basis werden die 3D-Drucker entwickelt. Damit bietet die Apium ein Kompetenzcenter, das optimierte Filamente und 3D-Drucker vertreibt, aber auch das notwendige Wissen und die Unterstützung für den Einsatz ihrer entwickelten Produkte für die Anwender in der Industrie und Forschung liefert.

Das Flaggschiffprodukt, Apium PEEK 450, bietet nach Aussage von Apium mit seinen einzigartigen mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften viele Vorteile gegenüber anderen Polymeren und eignet sich gut als Ersatz für Industriematerialien wie Aluminium und Stahl. Es erlaubt Nutzern eine Reduzierung des Gesamtgewichts, des Produktzyklus und eine verlängerte Lebensdauer. Im Vergleich zu Metallen bietet das PEEK Polymer eine größere Designfreiheit sowie eine verbesserte Leistung. PEEK überzeugt durch eine exzellente Kombination aus Festigkeitseigenschaften, Widerstandsfähigkeit und Hitzeresistenz.

Es ist die optimale Materiallösung, wenn ein großer thermischer Handlungsspielraum (von -196 °C bis 260 °C), das Gewicht und Langlebigkeit eine besondere Rolle spielen. Dadurch lässt es sich in den Branchen Automobil, Luft- amp; Raumfahrt, Öl amp; Gas oder in der Halbleiter- amp; Elektroindustrie einsetzen. Aufgrund seiner Biokompatibilität und Toleranz gegenüber Gammastrahlung ist auch die Verwendung im medizinischen Sektor möglich.

Ein weiteres Hochleistungspolymer wird mit Apium PVDF 1000 angeboten, Polyvinyliden Difluorid (PVDF) ist ein Homopolymer mit mittlerer Viskosität. Vergleichbar mit anderen Hochleistungspolymeren bietet es unter thermalen, chemischen oder ultravioletten Konditionen Beständigkeit. Das bedeutet, dass es mit einer Hitzebeständigkeit von bis zu 149°C fast universell gegenüber Chemikalien und Lösungen resistent ist und selbst bei langfristiger ultravioletter Bestrahlung nicht beeinträchtigt wird. Damit ist PVDF die Materiallösung für anspruchsvolle Tiefseearbeiten in der Öl- amp; Gasindustrie.

Apium POM-C ESD, ausgestattet mit hoher Festigkeit und E-Modul, ist aufgrund seiner Stoßfestigkeit besonders resistent gegen Materialermüdung. Aufgrund des geringen Gewichts wird es oft als Metallersatz verwendet.

Als Verifizierung der Qualität der 3D gedruckten Bauteile bietet die Apium die Möglichkeit, Druckaufträge durchzuführen. Hierbei sendet der Interessent ein 3D-Modell seines Bauteils, das von Apiums 3D-Druck-Ingenieuren für die Technologie optimiert und im gewünschten Material verarbeitet wird. Damit lässt sich die Qualität des Apium P155 3D-Druckers und der Materialien bestätigen.

Als weiteren, wichtigen Erfolgsfaktor nennt Apium die Zusammenarbeit mit starten Partnern. So konnte mit dem Geschäftsbereich Smart Factory der Heidelberger Druckmaschinen AG ein strategischer Partner für die Industrialisierung und die Serienproduktion der nächsten Generation von 3D-Druckern, der Apium P220 Serie, gewonnen werden.

Heidelberg bietet mit seinem Kollaborationstool View2Connect eine Cloud-basierte digitale Vernetzung heutiger Prozessketten für die Produktion innovativer Produkte, über Firmengrenzen hinweg, an. Damit setzt Apium auf die sicheren, industriellen Prozesse von Heidelberg, nutzt deren modularen Leistungen wie das Projektmanagement und das Industrial Design, die Serienproduktion inkl. der Lieferlogistik.

Weiter ausgebaut wird auch die Kooperation mit der Ensinger GmbH, um die neu entwickelten Filamente in der erforderlichen Menge zu produzieren. Der Kunststoffverarbeiter Ensinger versorgt Apium mit qualitativ hochwertigen Filamenten, die im Extrusionsverfahren hergestellt werden. Im Zuge der Kooperation arbeiten beide Seiten intensiv an der Erforschung neuer Filamente. Diese Produkte werden bis zur Marktreife ausgiebig auf 3D-Druckbarkeit getestet.

gk