8 innovatieve materialen voor industrieel 3D-printen [2018]

Materialen spelen een integrale rol in het additieve fabricageproces. Naast hardware (van AM-machines tot nabewerkingssystemen) en software (inclusief ontwerp en MES), vormen materialen de derde pijler om productiesucces voor additive manufacturing te garanderen. Of het nu gaat om technische thermoplasten of metaallegeringen, fabrikanten zijn continu op zoek naar materialen die verbeterde mechanische eigenschappen en prestaties van onderdelen bieden.

Vandaag de dag wint additive manufacturing snel aan populariteit als een levensvatbare productiemethode, waardoor zeer complexe producten kunnen worden gemaakt. Materiaalinnovatie zal een cruciale rol spelen om 3D-printen in het rijk van de productie van grote volumes te brengen. Gelukkig wordt het assortiment materialen dat beschikbaar is op de AM-markt voortdurend uitgebreid en omvat het al een breed scala aan polymeren, harsen, metalen en keramiek.

Het kan moeilijk zijn om de nieuwste ontwikkelingen bij te houden in 3D-printmaterialen, daarom bekijken we 8 innovatieve materialen voor industrieel 3D-printen die dit jaar tot nu toe zijn onthuld.  

Samenvatting

Materiaal Bedrijf Eigenschappen Gebruiksvoorbeelden EPX 82CarbonHoge sterkte
Taai
Thermische cyclische duurzaamheidConnectoren, beugels en behuizingen Ultrasint PA6BASFSmeltpunt:193°C
Hoge stijfheid Hoge sterkteTypisch automotive en consumentengoederen toepassingen PrimePart STEvonikHoge elasticiteit
Hoge sterkte
Chemische bestendigheidFunctionele prototypes, serieproductie KetaSpire PEEK en Radel PPSU-filamenten SolvayChemische bestendigheid
Bestand tegen hoge temperaturen (Hittedoorbuigingstemperatuur:207°C)
StootvastheidMedische apparaten (vereist stoomsterilisatie)
Vliegtuiginterieurs ALM HT-23EOSHoge chemische bestendigheid
Vlamvertragend
Hoge sterkte
Lichtgewicht Ruimtevaarttoepassingen BLDRmetalNanosteelHoge hardheid
Taaiheid
DuctilityGereedschappen, matrijzen, lagers en tandwielen ScalmalloyAPWorksLightweight
Hoge sterkte
DuctilityLucht- en ruimtevaarttoepassingen, beugels (motorsport) warmtewisselaars (automotive) FluorosiliconenACEO®Hoge flexibiliteitAfdichtingstoepassingen

1. Carbon's EPX 82

Carbon, het in de VS gevestigde bedrijf dat bekend staat om zijn Digital Light Synthesis 3D-printtechnologie, is ook een belangrijke speler op de materialenmarkt. Een recente toevoeging aan de reeds uitgebreide portfolio van productiekwaliteit materialen van het bedrijf is de EPX 82 hars . EPX 82 wordt beschreven als een materiaal met hoge resolutie en hoge sterkte dat is ontwikkeld voor technische toepassingen.

Met een combinatie van sterkte, taaiheid en thermische cyclische duurzaamheid, heeft EPX 82 een warmte-afbuigingstemperatuur tussen 104°C en 130°C. Het is met name geschikt voor het produceren van functionele onderdelen zoals connectoren, beugels en behuizingen voor zowel de automotive als de industriële sector. Het materiaal maakt het ook mogelijk om onderdelen te maken met flexibele eigenschappen en dunne wanden.

Carbons DLS-technologie staat bekend om zijn vermogen om onderdelen te produceren met mechanische eigenschappen, resolutie en oppervlakteafwerkingen die wedijveren met spuitgegoten kunststoffen. De toevoeging van het nieuwe EPX 82-materiaal aan Carbon's materialenportfolio versterkt verder het vermogen van de technologie om componenten te maken die bestand zijn tegen ruwe omgevingen, waardoor de prestaties van 3D-geprinte harsonderdelen naar een nieuw niveau worden gebracht.

2. Ultrasint PA6 van BASF

BASF 3D Printing Solutions heeft het afgelopen jaar langzaam maar zeker zijn aanbod van industriële materialen voor 3D-printen uitgebreid. Dit voorjaar onthulde de dochteronderneming van de Duitse chemiegigant BASF een nieuw polyamidemateriaal voor Selective Laser Sintering (SLS):Ultrasint PA6 LM X085 . In SLS, waar PA11 en PA12 de twee meest gebruikte polyamiden zijn, zou dit nieuwe nylonmateriaal van BASF een zeer waardevolle aanvulling kunnen zijn op de SLS-materialencatalogus.

Ultrasint PA6 is een nylonpoeder met een relatief laag smeltpunt van rond de 193°C. Het lage smeltpunt van Ultrasint PA6 vermindert het energieverbruik voor SLS-machines en helpt het printproces te versnellen. Onderdelen vervaardigd met Ultrasint PA6 vertonen een hoge stijfheid en sterkte en het materiaal wordt doorgaans gebruikt voor toepassingen in de automobielindustrie en consumentengoederen.

3. Evonik's op PEBA gebaseerd poeder

Evonik is al lange tijd een fabrikant van SLS-polyamidepoeders, met een portfolio dat bijna 20 jaar teruggaat. Hoewel polyamiden een betrouwbare standaard voor de technologie zijn geweest, heeft de Duitse chemiespecialist besloten om zijn portfolio nog verder uit te breiden met de introductie van 's werelds eerste flexibele plastic op PEBA gebaseerde (polyetherblokamide) poeder. PEBA is een hoogwaardig thermoplastisch elastomeer dat bekend staat om zijn lage dichtheid, flexibiliteit en weerstand tegen vermoeiing

Het hoogwaardige materiaal, dat de merknaam PrimePart ST draagt , breidt de mogelijkheden voor 3D-printtoepassingen verder uit. PrimePart ST staat bekend om zijn hoge elasticiteit en sterkte, en is compatibel met High Speed ​​Sintering (HSS) en binder jetting-technologieën naast SLS.

Onderdelen die additief zijn geproduceerd met Evonik's nieuwe poeder zouden goede flexibiliteit, uitstekende chemische bestendigheid en duurzaamheid. Toepassingsgebieden voor het nieuwe materiaal zijn onder meer hoogwaardige, volledig functionele, flexibele kunststof onderdelen voor prototyping of serieproductie.

4. Solvay's KetaSpire PEEK en Radel PPSU-filamenten

Naarmate de vraag naar hoogwaardige thermoplasten toeneemt, heeft het chemiebedrijf Solvay drie nieuwe polymeerfilamenten ontwikkeld, specifiek voor hoogwaardige AM-toepassingen in de olie- en gasindustrie, de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de gezondheidszorg.

De filamenten, gebaseerd op hoogwaardige PEEK- en PPSU-kunststoffen, maken de fusie van geprinte lagen mogelijk en hebben een hoge onderdeeldichtheid en uitzonderlijke onderdeelsterkte - ook in de Z-as, wat typisch een uitdaging is voor FDM. Radel PPSU kan bijvoorbeeld onderdelen produceren met een hoge hitte- en chemische bestendigheid, waardoor het geschikt is voor medische toepassingen of zelfs voor warmwaterarmaturen.

Met name het KetaSpire PEEK-filament van Solvay is opgenomen in de Digimat-simulatiesoftware van e-Xstream. Door dit partnerschap hoopt Solvay zijn klanten in staat te stellen succesvolle afdrukken te maken bij het gebruik van zijn hoogwaardige thermoplasten.

5. EOS' ALM HT-23 PEKK

3D-printerfabrikant EOS biedt nu het eerste hoogwaardige, met koolstofvezel versterkte PEKK-materiaal voor zijn SLS-systemen, ontwikkeld in samenwerking met Boeing.

Gelanceerd op RAPID + TCT 2018, ALM HT-23 is speciaal ontwikkeld voor lucht- en ruimtevaarttoepassingen, waardoor het lichter wordt en de totale kosten per onderdeel worden verlaagd. Volgens EOS kan ALM HT-23 de gereedschapskosten aanzienlijk verlagen door aluminium onderdelen te vervangen door deze thermoplast.

Naast de ruimtevaart is ALM HT-23 ook zeer geschikt voor industriële toepassingen die een hoge slijtvastheid en veerkracht onder chemische belasting vereisen en waar hittebestendigheid vereist is.

6. Nanosteel's BLDRmetaalpoeders

Dit jaar heeft Nanosteel, een bedrijf dat actief is op het gebied van nanogestructureerde staalmaterialen, nieuwe staallegeringen onthuld met materiaaleigenschappen die de huidige 3D-printbare legeringen niet kunnen bieden. Het bedrijf formuleerde unieke metaalmatrixmicrostructuren om verbeterde eigenschappen in zijn materialen te bereiken.

Nanosteel's productlijn omvat metaalpoeders voor poederbedfusie en metaalbindmiddelstraalsystemen. Bijvoorbeeld de BLDRmetal™ L-40 ferro legeringspoeder, ontworpen voor gebruik in op laser gebaseerde additieve fabricage, kan bij kamertemperatuur worden bedrukt en kan onderdelen produceren met een hoge hardheid en vervormbaarheid.

Volgens NanoSteel biedt BLDRmetal een alternatief voor moeilijk te printen gereedschapsstaal zoals H13 en levert het superieure prestaties ten opzichte van M300 maraging staal. Met uitstekende fysieke eigenschappen is L-40 een gewenst materiaal voor een aantal toepassingen, waaronder gereedschappen, matrijzen, lagers en tandwielen.

7. Scalmalloy van APWorks

Er is veel vraag naar lichtgewicht metalen onderdelen en componenten, en Scalmalloy kan slechts één oplossing bieden voor de groeiende behoefte aan lichtgewicht maar sterke en ductiele metalen. Scalmalloy, ontwikkeld door het in Duitsland gevestigde bedrijf APWorks, met name voor 3D-printen van metaal met poederbed, biedt de laagste buy-to-fly-ratio en een hoge sterkte-gewichtsverhouding.

Tot op heden zijn toepassingen voor Scalmalloy onder meer innovatieve beugels, motorfietsen en een bionische scheidingswand. Met zijn materiaaleigenschappen die de lichtheid van aluminium combineren met bijna dezelfde sterkte en vervormbaarheid van titanium, toont Scalmalloy echter zeker zijn potentieel voor de auto- en andere transportindustrieën.

8. ACEO®'s Fluorosiliconen

ACEO®, een divisie van chemiereus Wacker Chemie, heeft al enorme vooruitgang geboekt bij de ontwikkeling van innovatieve siliconen 3D-printtechnologie. Met de introductie van fluorosilicone , heeft het bedrijf weer een mijlpaal bereikt.

Fluorosilicone is een 100% elastomeer dat de weerstand van fluorkoolwaterstoffen combineert met de temperatuureigenschappen van siliconen. Fluorosilicone is het materiaal bij uitstek voor afdichtingstoepassingen in industrieën die weerstand tegen brandstoffen, oliën en smeermiddelen vereisen.

ACEO®'s lancering van fluorosiliconen markeert slechts het begin van een reeks functionele siliconen die in de volgende paar maanden, volgens het bedrijf.

Grotere materiaalinnovatie in het verschiet

De vraag naar meer innovatie en superieure materialen zal alleen maar groeien naarmate de 3D-printmarkt volwassener wordt. Met materiaalleveranciers die op deze vraag willen inspelen, wordt er meer geïnvesteerd in de financiering van uitgebreide R&D-initiatieven. Dit kan alleen maar leiden tot grotere kansen voor de industrie als geheel, aangezien nieuwe materialen, die een breed scala aan mechanische eigenschappen bieden, kunnen helpen om het proces om additieve fabricage tot een volledig levensvatbare productietechnologie te maken, te versnellen.