Viele Branchen treibt die Suche nach Materialien für gestiegene Leistungsanforderungen und verbesserte Kosteneffizienz an. Gleichzeitig rücken gesellschaftliche und ökologische Trends in den Vordergrund. Dazu zählen die Reduzierung der CO2-Emissionen und die Unterstützung einer alternden Bevölkerung. Wegen seiner Eigenschaften kommt dafür immer öfter der Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon zum Einsatz.

Polyetheretherketon (PEEK): Leistungssteigender Ersatz für Metalle und andere Polymere

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Effizient auch in rauen Umgebungen

Polyimide (PI) können ihre Stärken besonders bei Anwendungen mit tribologischem Kontakt wie etwa Gleitlagerbuchsen ausspielen. Das Potenzial in diesem Bereich hat nun ein Forschungsprojekt der TU Kaiserslautern realitätsnah untersucht.

Polyimid sorgt bei Gleitlagern auch ohne Schmierung für einen geringeren Verschleiß

Polyimid

Tribologie

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Gleitlager

Maschinenelemente

Lager

Den Verschleiß reduzieren

Hochleistungspolymere wie Polyaryletherketone (PAEK) sind aufgrund ihrer teilkristallinen Struktur für Anwendungen mit hoher Wanddicke in der Regel nicht thermoformbar. Speziell entwickelte Varianten ermöglichen nun die Verarbeitung in diesem Verfahren.

Spezielle Polymere ermöglichen das Thermoformen von PAEK-Bauteilen

Warmformen / Thermoformen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Automotive

Fahrzeugbau

Teilkristallin und dennoch thermoformbar

Bei der Ionenauslaugung und der Hydrolysebeständigkeit der bisher verwendeten Materialien für Brennstoffzellen besteht noch Nachholbedarf. Eine Möglichkeit dafür stellen speziell entwickelte PPS dar.

Materialverbesserungen sorgen für zuverlässigere Brennstoffzellen

Brennstoffzelle

Stromversorgung

Brennstoffzellen

Mobilität

Technische Kunststoffe

Brennstoffzellenfahrzeuge fit für den Einsatz machen

Für die additive Fertigung von auxetischen Strukturen sind spezielle Materialeigenschaften notwendig. Modifiziertes PLA lässt sich im Strangablegeverfahren zu entsprechenden Bauteilen verarbeiten. Blends aus PLA und PBAT bieten sich dafür besonders an.

Bio-Blends für den 3D-Druck von auxetischen Strukturen

Verfahren für die additive Fertigung

Kunststoffe, biobasiert

Biokunststoffe

Polylactid

Additive Fertigung

Modifiziert, biobasiert und 3D-druckbar

Farbige Kunststoffe sind nicht nur eine Marketingspielerei, sondern erfüllen bei technischen Bauteilen wichtige Funktionen. Sie warnen etwa vor Gefahren und ermöglichen eine schnelle und direkte Identifikation der Komponenten. Die Einfärbung solcher Kunststoffbauteile stellt Kunststoffverarbeiter allerdings vor einige Schwierigkeiten.

Wie Kunststoffverarbeiter das passende Farbmittel für Hochleistungspolymere finden

Masterbatches

Additive

Farbstoffe und Pigmente

Farbkonzentrate (Batches)

Farbstoffe

Farben, flüssig

Farbe für den Hochleistungsbereich

AF-Color hat Masterbatches entwickelt, mit denen sich Hochtemperaturpolymere wie PPA, PPS oder PEEK in verschiedenen Farben einfärben lassen.

Farbige Kunststoffe trotz hoher Temperaturen

Polymaker bietet künftig das 3D-Druck-Filament Polymaker PC-r aus recyceltem Polycarbonat (PC) an. Das PC für die Filamente stammt von dem Werkstoffhersteller Covestro und besteht aus einer Kombination von wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen und Neuware.

Filamente für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

Werkstoffe für additive Verfahren

Polycarbonat

Kunststoff-Rezyklat

Aus Wasserflaschen  werden Filamente

Für hitzebeständige Hochleistungskunststoffe hat Lanxess mit Colortherm Yellow 5 und 26 zwei anorganische Gelbpigmente vorgestellt.

Pigmente

Pigmente, bunt

Gelb für hohe Temperaturen

Die Wirbelkörperkäfige Talos der Meditech Spine , Atlanta/USA, für die Halswirbelkörperfusion bestehen aus dem implantierbaren Kunststoff PEEK-Optima HA Enhanced der Invibio Ltd. , Lancashire/Großbritannien. Sie haben von der Food and Drug Administration (FDA) die 510(k)-Freigabe erhalten.
Die Wirbelkörper-Cages sind für Behandlungen am erwachsenen Skelett bei Patienten mit degenerativen Bandscheibenerkrankungen der Halswirbelsäule geeignet. Die Elemente fördern als autologes Knochentransplantat die Fusion der Wirbel. Das Material ist stabil, vielseitig und mit Hydroxylapatit (HA) verstärkt, welches die Knochenapposition verbessert.

Implantat zur Halswirbelkörperfusion 

Medizinischer Kunststoff PEEK Optima HA Enhanced 

Mit dem neu entwickelten Wirbelsäulen-Stabilisierungssystem Tulip bietet die Weigao Orthopaedic Device Co. Ltd., Weihai City/China , ein System mit semi-rigiden Stäben aus PEEK . Der größte chinesische Hersteller von Implantaten und chirurgischen Instrumenten für die Traumatologie und Wirbelsäulenchirurgie schließt damit die Lücke zwischen rigiden und dynamischen Stabilisierungssystemen. Das System ist indiziert, wenn ein bis drei Ebenen der Wirbelsäule, darunter auch der lumbosakrale Bereich, eine posteriore Pedikelschraubenfixierung erfordern oder ein Wirbelsäulenbereich aufgrund degenerativer Bandscheibenerkrankung eine Fusion benötigt.

Polymerentwicklung ersetzt Metallimplantate 

Wirbelsäulen-Stabilisierungssystem aus PEEK 

Ein leichtes und robustes Schutzsystem für Hochspannungskabel hat die Victrex plc. , Lancashire/ Großbritannien, gemeinsam mit dem chinesischen Flugzeugbauer Comac (Commercial Aircraft Corporation of China) aus dem Polyetheretherketon (PEEK)-Werkstoff Victrex entwickelt. Die Rohre erfüllen alle relevanten Anforderungen in Bezug auf Festigkeit und mechanische Beanspruchung über einen breiten Temperaturbereich und unter verschiedenen Umwelteinflüssen.

Zuverlässige und leichtgewichtige Metallsubstitution 

Kunststoff-Rohre

Flugzeug mit Kabelschutzrohren aus PEEK Victrex 

Mit dem teco cs 230t 9 ergänzt die gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik , Meinerzhagen, ihre teco-Baureihe um ein Hochtemperaturgerät , das für den Betrieb mit Wasser als Umlaufmedium konzipiert ist. Präsentiert wurde das Gerät erstmals auf der Fakuma 2015. Das Interesse der Branche auf der Fachmesse in Friedrichshafen war schon sehr hoch und auch danach haben wir zahlreiche Bestellungen verbucht, berichtet Nico Küls, Leiter Marketing und Vertrieb Deutschland. Inzwischen seien die ersten Geräte bei verschiedenen Kunststoffverarbeitern im Einsatz.

Erfolgreicher Marktstart 

Spritzgießen

Temperiertechnik

Temperaturmessgeräte

Wasser

Temperiergerät teco cs 230t 9 

Technische Thermoplaste tragen schon seit Jahrzehnten zur Gewichtsreduzierung im Automobil bei. Die Substitution von Metallen eröffnet für Außen-, Innen- und Motorraumteile einen größeren Spielraum zur Funktionsintegration. Die schwerste Baugruppe jedoch, der Motor, ist für Bauteile aus Kunststoff nach wie vor Grenzland. Doch selbst hier sind Polymere inzwischen dabei, die dominierenden Metallbauteile abzulösen. 

Fortschrittliche Polymere greifen die Vorherrschaft von Metallen an 

Getriebemotoren

Polyethersulfon

Der kunststoffintensive Motor 

Für Medizinprodukte mit dauerhaftem Körperkontakt, wie etwa im Dentalbereich, eignet sich der Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon (PEEK) Vestakeep der Evonik Resource Efficiency GmbH , Essen. Für Kronen, Brücken oder Zahnimplantate ist der Kunststoff biokompatibel und bietet hohen Tragekomfort.

Geringes Gewicht und neutraler Geschmack 

Zahnprothesen aus PEEK-Werkstoff Vestakeep 

Biokompatibles und einfach verarbeitbares PEEK

Für FFF- und FDM-Drucker hat Evonik ein PEEK vorgestellt. Das Material wurde speziell für medizintechnische Anwendungen wie Prothesen, OP-Instrumente und Hörgeräte entwickelt.

Evonik hat ein 3D-druckfähiges Polyetheretherketon (PEEK) für die Medizintechnik vorgestellt. Das Vestakeep Care M40 3DF genannte Material ist für Medizinanwendungen mit Körperkontakt gedacht. Der Hochleistungskunststoff kann dem Unternehmen zufolge in extrusionsbasierten 3D-Druck-Verfahren wie Fused Filament Fabrication (FFF) oder Fused Deposition Modeling (FDM) verarbeitet werden.

Das Produkt ist laut Evonik biokompatibel und verfügt über eine sehr gute Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie Sterilisierbarkeit und lässt sich einfach verarbeiten. Es kann u. a. für patientenspezifische Hörgeräte, filigrane Prothesen und Orthesen, chirurgische Bohrhilfen für die Zahnmedizin und individuellen OP-Instrumente verwendet werden. Evonik liefert das 1,75 mm dicke Filament in Naturfarbe auf 500 g Spulen, die in FFF- und FDM-3D-Druckern für PEEK Materialien direkt eingesetzt werden können. Das Filament wird laut Herstellerangaben unter Reinraumbedingungen hergestellt und anschließend einem strengen Qualitätsmanagement für Medizinmaterialien unterzogen. Für Implantate plant Evonik außerdem noch in diesem Jahr ein Filament mit osteokonduktiven Eigenschaften auf den Markt zu bringen. Durch diese Eigenschaften wird eine schnellere Anhaftung von Knochenzellen an Implantaten erreicht.

Evonik Industries AG  

https://www.evonik.com

Das 3D-druckbare Filament soll beispielsweise für Implantate oder Hörgeräte zum Einsatz kommen

2021-06-14 Evonik

ausgabe 07/2021

ausgabe 06/2021

ausgabe 05/2021

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