Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Sabic: Faserverstärkte Compounds zur additiven Fertigung von Großformteilen

Die Compounds Thermocomp AM sind speziell auf die additive Fertigung von Großformteilen ausgerichtet. (Foto: Sabic)

Die Compounds Thermocomp AM sind speziell auf die additive Fertigung von Großformteilen ausgerichtet. (Foto: Sabic)

Sabic hat kürzlich mit Thermocomp AM eine Familie hochleistungsfähiger Materialien vorgestellt, die speziell auf die Anforderungen in der additiven Fertigung von Großformteilen ausgerichtet sind. Die acht Compounds wurden für den Einsatz in granulatbeschickten Extrudern für Großformatprinter entwickelt.

Um Materialwahl und Prozessoptimierung zu erleichtern, stellt Sabic den Anwendern typische Druckparameter und mechanische Eigenschaftsdaten bereit, die anhand von Prüfmustern auf einem eigenen BAAM-Printer (Big Area Additive Manufacturing) ermittelt wurden. Die Werkstoffe – mit Carbon- und Glasfaserverstärkung für erhöhte Festigkeit – eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen in Werkzeugbau, Luft- und Raumfahrt-, Kraftfahrzeug- sowie Rüstungsindustrie.

„Die additive Fertigung mit Großformatprintern erschließt enorme Möglichkeiten zur raschen Produktion von großen, komplexen Präzisionsformteilen“, sagt Stephanie Gathman, Director Emerging Applications bei Sabic. „Neben der Materialentwicklung unterstützen wir unsere Kunden mit Verarbeitungs-, Konstruktions- und Testkapazitäten in unserem Center of Excellence for Additive Manufacturing in Pittsfield, Massachusetts, USA. Diese Ressourcen tragen dazu bei, die Anwendungsentwicklung großer gedruckter Teile zu beschleunigen.“

Basis sind vier Sabic-Polymere

Die ersten acht verstärkten Compounds Thermocomp AM basieren auf vier amorphen Polymeren des Unternehmens: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyphenylenether (PPE), Polycarbonat (PC) und Polyetherimid (PEI). Diese Kunststoffe bieten ein gutes Kriechverhalten im Vergleich zu teilkristallinen Materialien und weniger Deformation unter konstantem Druck. Darüber hinaus zeigen sie eine geringere Schwindung beim Kühlen, was im konkreten Einsatz der Formteile zu erhöhter Dimensionsstabilität und geringerer Wärmeausdehnung führt.

Die ABS-basierten Compounds bieten leichte Verarbeitbarkeit, geringe Verzugsneigung und gute Oberflächenqualität direkt aus dem Drucker. Das prädestiniert sie für eine breite Palette von Anwendungen, einschließlich Thermo- und Vakuumformwerkzeuge.

Die PPE-basierten Compounds vereinen geringe Wärmeausdehnung und hervorragende Hydrolysestabilität mit einem höheren Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis und höherer Wärmebeständigkeit im Vergleich zu ABS.

Die PC-basierten Compounds liefern erhöhte Steifigkeit, höhere Wärmebeständigkeit und höhere Durchsatzraten gegenüber ABS und PPE sowie gute Duktilität und glattere Oberflächen.

Die auf Basis der inhärent flammwidrigen PEI-Kunststoffe entwickelten Compounds zeichnen sich durch geringe Wärmeausdehnung, hohe Wärmebeständigkeit, ein gutes Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis, ein hohes Biege- und Elastizitätsmodul und geringe Kriechneigung aus.

Die Compounds sind abhängig von der jeweils erforderlichen Steifigkeit und Dimensionsstabilität carbon- oder glasfaserverstärkt.

Wachsendes Materialportfolio

„Während die Akzeptanz der Additiven Fertigung von Großformteilen zunimmt, werden wir unser Angebot an Thermocomp-AM- und anderen Materialien für den künftigen Bedarf konsequent erweitern“, bekräftigt Joshua Chiaw, Director LNP Compounds & Copolymers bei Sabic. „Wir verfügen über eine Vielzahl an thermoplastischen Kunststoffen, Füllstoffen und Verstärkungen. So untersuchen wir aktuell eine Reihe neuer Großformattechniken und geeigneter Compounds auf der Basis von teilkristallinen Polymeren, wie PBT, PA, PPS und PEEK.“

Für den Rumpf einer Yacht wurden zwei Materialien aus dem neuen Thermocomp-AM-Portfolio gewählt. (Abb.: Sabic)

Für den Rumpf einer Yacht wurden zwei Materialien aus dem neuen Thermocomp-AM-Portfolio gewählt. (Abb.: Sabic)

Zur europäischen Markteinführung zeigte Sabic auf der Formnext u. a. das Rumpfsegment einer Yacht von Livrea Yacht, das auf dem BAAM-Printer im Center of Excellence for Additive Manufacturing in Pittsfield gefertigt wurde. Der Rumpf ist das Resultat einer Gemeinschaftsentwicklung von Sabic, Livrea Yacht und Autodesk, dem Anbieter der eingesetzten 3D Design & Engineering Software. Gestützt auf die Autodesk Fusion 360 Design Software und das BAAM-Know-how von Sabic wurden für das Projekt zwei Materialien aus dem Thermocomp-AM-Portfolio gewählt: ein carbonfaserverstärktes PPE-Compound für die Außenhaut des Rumpfs und ein carbonfaserverstärktes PEI-Compounds für die tragende innere Gitterstruktur.

„Durch die additive Fertigung dieser großformatigen Teile spart Livrea Yacht die sonst erforderlichen Werkzeuge- und Prototypen, die teuer und ineffizient sein können“, erläutert Mike Geyer, Director of Evangelism & Emerging Technology bei Autodesk. „Der 3D-gedruckte Rumpf ist leichter, fester, und lässt sich zu einem Bruchteil der Kosten doppelt so schnell wie mit herkömmlichen Verfahren herstellen, was Livrea Yacht einen bedeutenden Wettbewerbsvorteil verschafft. Wir stehen am Beginn einer spannenden Ära komplexer und mit immer geringerem Zeitaufwand additiv gefertigter Anwendungen.“

www.sabic.com

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