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May 30, 2023

Stärkstes Glas aller Zeiten

Das kanadische Start-up Fortis3D bringt zwei neue 3D-Druckmaterialien für eine Reihe industrieller Anwendungen auf den Markt. Begleitend zur Einführung von PA-GF20 und PK-GF20 hat Fortis3D eine detaillierte Analyse bereitgestellt

Das kanadische Start-up Fortis3D bringt zwei neue 3D-Druckmaterialien für eine Reihe industrieller Anwendungen auf den Markt. Begleitend zur Einführung von PA-GF20 und PK-GF20 hat Fortis3D eine detaillierte Analyse der Materialeigenschaften jedes Filaments bereitgestellt, um Ingenieuren ein Verständnis der Stärken und geeigneten Anwendungen zu ermöglichen.

Basierend auf einem Hintergrund in der Polymertechnik hat das Fortis3D-Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren verstärkte 3D-Druckfilamente aus Polyamid (PA) oder Nylon und Polyketon (PK) entwickelt, die stärker als andere sind und einen geringeren Glasfaseranteil aufweisen.

„Wir haben herausgefunden, dass die meisten faserverstärkten Filamente auf dem Markt relativ starke und steife Teile erzeugen können, aber sie sind bei weitem nicht so stark wie herkömmliche faserverstärkte Harze für den Spritzguss. Wir wollten hochfeste Materialien auch mehr Anwendern zugänglich machen und nicht nur denen mit teuren Industriemaschinen. Mit Blick auf beide Ziele haben wir diese beiden Materialien so entwickelt, dass sie die stärksten auf dem Markt sind und es sogar Benutzern mit Mittelklassedruckern ermöglichen, Teile mit sehr hoher Festigkeit herzustellen“, sagte Wayne Lam, Business Manager bei Fortis3D.

Eigenschaften von PA-GF20 und PK-GF20

Die gehackten glasfaserverstärkten Materialien PA-GF20 und PK-GF20 von Fortis3D sind für den 3D-Druck leistungsstarker Funktionskomponenten vorgesehen. Zusätzlich zur überlegenen mechanischen Festigkeit verfügen beide über Chemikalien-, Hochtemperatur-, Schlag- und Verschleißfestigkeit, wodurch sie auch in rauen Umgebungen langlebig sind. Die Anwendungen der Materialien reichen von industriellen Endverbrauchsteilen bis hin zu Vorrichtungen und Vorrichtungen.

Die meisten anderen glasfaserverstärkten Filamente in der Branche verwenden gemahlene Glasfasern, die sehr kurz (100–300 µm) sind und in verschiedene Harze eingearbeitet werden. Sie können trotz guter Festigkeit und Bedruckbarkeit spröde sein. Gehackte Glasfasern sind länger (3 mm) und bieten eine sehr hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung einer größeren Zähigkeit des Basiskunststoffmaterials, sind jedoch schwieriger einzuarbeiten. Beide Faserarten werden während des Compoundierungsprozesses in der Regel stärker zersetzt, was zu kürzeren Fasern im Endprodukt führt; Daher müssen bei der Verarbeitung Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um Faserbrüche zu minimieren.

Technische Daten zu den 3D-Druckmaterialien PA-GF20 und PK-GF20

Das Entwicklungsteam von Fortis3D optimierte die Faserbeladung und Verarbeitungsvariablen, um eines der „stärksten“ faserverstärkten PA-Filamente in der Branche mit einer geringeren Glasfaserbeladung zu erzeugen. Der reduzierte Glasfaseranteil verbessert die Bedruckbarkeit, den Düsenverschleiß und die Oberflächengüte. Um auch nach der Konditionierung eine hohe Zugfestigkeit von 78 MPa zu erreichen, wurde zusätzlich ein chemischer Haftvermittler eingesetzt, der die Haftung zwischen den Glasfasern und der Polymermatrix verstärkt.

Im Vergleich zum Spritzguss bleibt die Zugfestigkeit über 90 % erhalten und ist widerstandsfähiger als die glas- und kohlefaserverstärkten Nylonmaterialien anderer führender Marken. Im Vergleich zu einem typischen PA6GF-Filament wird die Feuchtigkeitsaufnahme um 30 % verringert, wenn ein ähnliches Nylon-Copolymer wie SnapPrint PA von Fortis3D verwendet wird. Im Gegensatz zu einem PA6GF-Filament wird die Fadenbildung auch dann minimiert, wenn das Filament Umgebungsbedingungen ausgesetzt bleibt.

Grafische Darstellung der zurückgehaltenen Feuchtigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Tage. Diagramm über Fortis3D.

Polyketon (PK) ist ein Terpolymer aus Propylen, Ethylen und Kohlenmonoxid mit ähnlichen Eigenschaften wie PA12, jedoch mit geringerer Feuchtigkeitsaufnahme, höherer Chemikalien- und Schlagfestigkeit sowie geringerer Reibung und Verschleiß. Im Gegensatz zu Nylon behält es auch nach der Feuchtigkeitsaufnahme seine mechanische Festigkeit bei. Im Hinblick auf die Umwelt erzeugt die Polyketonproduktion bis zu 60 % weniger CO2 als die Nylonproduktion. Aufgrund der übermäßigen Verformung und der fehlenden Haftung an den meisten Bettklebstoffen und -materialien ist es jedoch äußerst schwierig, unabhängig zu drucken. Um dieses Problem zu lösen, hat das Entwicklungsteam von Fortis3D eine proprietäre Formulierung entwickelt, die den Verzug drastisch reduziert und mit nur PVA-Kleber mit den meisten Bettmaterialien kompatibel ist. Zur Verbesserung der Festigkeit und Steifigkeit wurden gehackte Glasfasern hinzugefügt, was zu einem Material führt, das mit anderen kohlenstoff- oder glasfaserverstärkten Nylons in der Branche vergleichbar ist, ohne dass die Gefahr einer übermäßigen Feuchtigkeitsaufnahme besteht. Die Feuchtigkeitsaufnahme ist etwa 70 % geringer als bei einem typischen PA6GF-Filament, was bedeutet, dass die Fadenbildung begrenzt ist und die Festigkeit des Teils auch nach einer Woche Umgebungsbedingungen nicht beeinträchtigt wird.

Das aktuelle Fortis3D-Filamentsortiment umfasst SnapPrint PA, Lignum PLA, BioDuro Metallic PLA und mehr. Fortis3D gibt an, dass seine Filamente aus erstklassigen Materialien hergestellt werden und jede Spule vor dem Versand strengen Qualitätskontrollstandards unterliegt. Laut Fortis3D ist die Produktionsanlage des Unternehmens GMP-zertifiziert und nach der Norm ISO 9001:2015 registriert, was einen „branchenführenden“ Grad an Konsistenz in Bezug auf Durchmesser, Ovalität und Farben von Charge zu Charge gewährleistet.

Fortis3D wird später in diesem Monat auf der AMUG-Konferenz vertreten sein, wo die Teilnehmer an Stand Nr. 28 mehr erfahren können. Weitere Informationen zu den Produkten und der Reseller-Seite von Fortis3D finden Sie auf der Website.

Das Bild zeigt die Feuchtigkeitsabsorption von PK-GF20. Bild über Fortis3D.

Mit einem Hintergrund im Journalismus hat Ada ein großes Interesse an Grenztechnologien und deren Anwendung in der ganzen Welt. Ada berichtet über Aspekte des 3D-Drucks, die von der Luft- und Raumfahrt über die Automobilindustrie bis hin zu Medizin und Zahnmedizin reichen.