Die steigenden Spannungen in Elektrofahrzeugen erhöhen die Anforderungen an Isolationsmaterialien. Deshalb kommt dafür immer häufiger PEEK zum Einsatz. Ein Problem beim Einsatz des Hochleistungspolymers war bisher die Haftung an das sekundäre Isolationsmaterial. Ein Epoxidharz verspricht dafür nun Abhilfe.

Wegen der hohen Spannungen verwenden immer mehr Hersteller PEEK als Isolationsmaterial für die Wickelungen von Elektromotoren. 

Mit passenden Isolationsmaterialien die Effizienz von Elektromotoren steigern

Elektromotoren

Antriebe

Polyetherketon

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Kfz-Elektronik

Elektronik

Elektromobilität

Mobilität

Hochleistungskunststoffe

Ein Partner für PEEK

Für additive Fertigungsverfahren bestehen noch Einschränkungen durch das Angebot an druckbaren Materialsystemen. Für die Weiterentwicklung ist u. a. ein umfassenderes Prozessverständnis unabdingbar. Systematische Untersuchungen sowie numerische Simulationen für das Fused Layer Modeling veranschaulichen die Vorgänge beim Aufschmelzen von Filamenten. Die Ergebnisse unterstützen bei der Auslegung des Prozesses und erleichtern die Beurteilung, wie gut sich neue Materialien additiv verarbeiten lassen.

Blick in den Bauraum eines FLM-Druckers: Mithilfe von Strömungssimulationen soll der 3D-Druckprozess besser verstanden und vorhergesagt werden 

Schnell optimale Prozessparameter für 3D-Druck-Werkstoffe ermitteln

Simulation

Software

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Additive Fertigung

Fused Deposition Modeling Kunststoff, Glas, Karbon, Metall

Verfahren für die additive Fertigung

Freiraumverfahren

Mit Simulation zu neuen Materialien

Für die Medizintechnik bietet Evonik künftig ein weiteres 3D-druckbares Polyetheretherketon (PEEK) an.

Die zugesetzten Additive des PEEK-Filaments fördern das Knochenwachstum.

Medizintechnik

Verbessertes Knochenwachstum mit PEEK

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.

In kryogenen Anwendungen kann PEEK Fluorpolymere ersetzen. Advanced Engineering Valves nutzt ein PEEK von Victrex etwa für Dichtungen in Kugelventilen, die bei der Verflüssigung von Erdgas verwendet werden  © Advanced Engineering Valves

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

Elektronik-Fertigung

Mikroelektronik

Medizinprodukte

Effizient auch in rauen Umgebungen

Die Umsetzung von Serienanwendungen im Lasersintern wird gegenwärtig noch durch eine unzureichende Materialvielfalt gehemmt. Viele wichtige Konstruktionswerkstoffe aus der traditionellen Kunststoffverarbeitung waren für das Verfahren bisher nur eingeschränkt verfügbar. PA 66 und PBT erweitern das Einsatzgebiet des Lasersinterns erheblich und zeigen in vielen Fällen bessere Eigenschaften als klassische PA-11- und PA-12-Materialien.

Als temperaturbeständiger und flammwidriger Werkstoff mit hohen mechanischen Kennwerten eröffnet PA 66 neue Applikationsmöglichkeiten für das Lasersintern, wie beispielsweise die Anwendung als Sensorhalterung 

Lasersintern mit PA 66 und PBT

Polybutylenterephthalat

Polyamide

Technische Kunststoffe

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Pulverbettverfahren

Vom Spritzgießen in den 3D-Druck

Während der vier Messetage im November machte die Formnext 2021 die Metropole Frankfurt am Main wieder zum internationalen Innovationszentrum des weltweiten Additive Manufacturing und der modernen Industrieproduktion. Einige der Schwerpunkte auf Kunststoffseite waren die Fertigung großvolumiger Teile, die Verwendung von Spritzgießgranulat als Materialbasis und die Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen.

Ein hochfestes carbonfaserverstärktes Polyamid wird auf ein plasmabehandeltes Edelstahlblech gedruckt.

Doriat, Clemens, Dr.

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Kunststoff

Anlagen für die Additive Fertigung

Anlagen für die Stereolithografie, Kunststoff

3D-Drucker (für FDM, FFF, etc.)

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Hochleistung im 3D-Druck

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

Brennstoffzellen gewinnen als Antriebstechnologie im Fahrzeugbereich immer mehr an Bedeutung

Materialverbesserungen sorgen für zuverlässigere Brennstoffzellen

Automotive

Brennstoffzelle

Stromversorgung

Brennstoffzellen

Brennstoffzellenfahrzeuge fit für den Einsatz machen

Bei elektrischen Bauteilen können schnell hohe Temperaturen entstehen. Für diese sind übliche selbstverlöschende Compounds oft nicht die beste Lösung. Stattdessen sollten speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte Materialtypen verwendet werden.

Das PPA Laramid eignet sich für die Herstellung von Komponenten für elektrische Bauteile wie Kontakthalter, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind

PPA-Compounds für elektrische Bauteile

Einsatzbereit trotz hoher Temperaturen

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.

Thermogeformtes Bauteil aus teilkristallinem PEKK: Durch das entwickelte Verfahren lassen sich sehr chemikalienbeständige Bauteile mit geringeren Kosten herstellen 

Spezielle Polymere ermöglichen das Thermoformen von PAEK-Bauteilen

Warmformen / Thermoformen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Fahrzeugbau

Teilkristallin und dennoch thermoformbar

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

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.

Durch die Kombination von Rezyklaten und Neuware sinkt der CO<sub>2</sub> -Fußabdruck des PC und es lässt sich trotzdem zu Filamenten extrudieren

Filamente für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

Werkstoffe für additive Verfahren

Polycarbonat

Kunststoff-Rezyklat

Aus Wasserflaschen  werden Filamente

PEEK ist ein noch junger Hochleistungsthermoplast. Die kontinuierliche Weiterentwicklung ermöglicht anspruchsvolle Komponenten in fortschrittlichen Anwendungen der Automobil-, Elektronik-, Luftfahrt-, Lebensmittel-, Öl- und Gasindustrie sowie der Medizintechnik.

Additiv gefertigtes Versuchsbauteil einer Befestigung aus PAEK, links im Strangauftragsverfahren hergestellt, rechts mittels Lasersintern

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Polyetheretherketon (PEEK)

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Zusätzliche Bereiche erschlossen

Aufgrund von veränderten Anordnungen der Solarmodule in Photovoltaikanlagen sind die verbauten Stehlager verstärkt UV-Strahlung ausgesetzt. Speziell dafür entwickelte Polymere helfen dabei, dass die Lager dennoch langfristig und wartungsarm im Einsatz bleiben können.

Aufgrund einer neuen Anordnung der Solarmodule sind die verbauten Gehäuselager stärker dem Sonnenlicht ausgesetzt. Deshalb sind UV-beständigere Polymere notwendig

Solar / PV

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Photovoltaik und Solarthermie

Regenerative Energien / Wärmepumpen

Sonnenschutz für Gehäuselager

Klassische Beschichtungstechniken wie das Sprühlackieren stoßen in der Fertigung funktional hochintegrierter und edel dekorierter Kunststoffteile an ihre Grenzen. Im Gegensatz dazu ist die Prozesskette des Direct-Coating-Verfahrens inzwischen optimiert worden.

Mit dem DC-Verfahren lassen sich edel aussehende Bauteile mit integrierten Sensoren und Lichtelementen einfacher und schneller herstellen

Direct Coating mit Polyurethan-Beschichtungen eröffnet Design- und Funktionsoptionen

Oberflächentechnik

Polyurethan

Hohe Produktivität für smarte Bauteile

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

Die Pigmente eignen sich speziell für hohe Temperaturen bis 260 °C 

Pigmente

Additive

Pigmente, bunt

Farbstoffe und Pigmente

Farbstoffe

Gelb für hohe Temperaturen

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