Zusammenarbeit lotet Chancen additiver PAEK-Fertigung aus

Die University of Exeter (Großbritannien) und Victrex, Anbieter von Lösungen auf Basis von Polyaryletherketon (PAEK) 1-Hochleistungspolymeren, wollen eine breitere Plattform für neue und bestehende Technologien im Bereich der additiven Fertigung entwickeln.

Ziel der strategischen Partnerschaft ist es, die Einführung von PAEK-Polymeren und Verbundwerkstoffen der nächsten Generation voranzutreiben. Gleichzeitig soll die Leistungsfähigkeit der zugrunde liegenden Fertigungsprozesse verbessert werden. Federführend in der neuen Allianz sind die FuE-Abteilung von Victrex und das Centre for Additive Layer Manufacturing (CALM) der Universität. Die Zusammenarbeit wird sich auf mehrere 3D-Druck-Technologien konzentrieren.

Additive Fertigung (englisch Additive Manufacturing, AM) ist eine Schlüsseltechnologie für zukünftige Produktivität, die im vergangenen Jahr um rund 21 Prozent gewachsen ist [2]. Immer mehr Materialien und Technologien entstehen rund um diese Fertigungsart, darunter auch die ersten gezielt dafür entwickelten und optimierten PAEK-Polymere.

„Wir freuen uns über den Beginn der Partnerschaft und darauf, unsere gemeinsame Arbeit zur Entwicklung von Hochleistungswerkstoffen und Prozessen für heutige und zukünftige Anforderungen und Anwendungen fortzusetzen. Die neuen, auf PAEK-Polymer basierenden Materialien eröffnen Konstrukteuren und Entwicklern die Möglichkeit, für die additive Fertigung die leistungsfähigsten Polymere zu nutzen. Sie tragen außerdem dazu bei, die Vision zu verwirklichen, die additive Fertigung zu einem äußerst leistungsfähigen Produktionsverfahren zu entwickeln“, sagt Professorin Oana Ghita, Leiterin des CALM an der University of Exeter.

Victrex und das CALM hatten zunächst in einem Konsortium [3] mit der Zusammenarbeit begonnen, dessen Fokus auf der Entwicklung von Victrex PAEK-Polymeren für verschiedene 3-D-Druckverfahren lag. Nachdem wesentliche Verbesserungen erzielt worden waren, hatte Victrex jüngst neue PAEK-Produkte für die additive Fertigung angekündigt: ein hochfestes Material für das Lasersintern und ein Filament mit höherer Festigkeit in Z-Richtung und besserer Druckbarkeit im Vergleich zu bisherigen PAEK-Materialien.

Verbesserte Technologien für die additive Fertigung mit Victrex PAEK könnten Konstrukteuren folgende Vorteile ermöglichen:

  • größere Gestaltungsfreiheit beim Einsatz der additiven Fertigung in Hochleistungsanwendungen in einer Vielzahl von Branchen
  • leistungsstärkere Lösungen für additive Fertigung, die die Herstellung hochkomplexer, sehr kundenspezifischer und hochspezialisierter PAEK-Komponenten ermöglichen
  • digitale Entwicklung und Herstellung von PAEK-Teilen für schnelles Prototyping und kürzere Markteinführungszeiten
  • höhere Wirtschaftlichkeit durch Vermeiden von Produktionsabfällen, niedrigere Austauschraten beim Pulverbettverfahren und höhere Materialausbeute bei der Filamentfusion
  • ndividuelle medizinische Implantate und verbesserte Behandlungsergebnisse durch neue Eigenschaften und bessere Passform.

Luftfahrtindustrie und Medizintechnik sollen profitieren

„Wir wollen dazu beitragen, Barrieren bei der Einführung zu überwinden und das volle Potenzial auszuschöpfen, das mittels additiver Fertigungsverfahren hergestellter PAEK- und PEEK-basierter Teile möglich ist“, erklärt Ian Smith, Marketing Director bei Victrex. „Um eine neue Wertschöpfungskette zu erschließen, ist es erforderlich, zusammen die Voraussetzungen zu schaffen, die die bislang unerfüllten Bedürfnisse der Industrie befriedigen und die Einführung von PAEK und PEEK für AM-Technologien beschleunigen können. Die Partnerschaft mit der University of Exeter ist Teil unserer Anstrengungen, so ein wirtschaftliches Ökosystem aufzubauen.“

Victrex erwartet, dass in der ersten Phase insbesondere die Luftfahrtindustrie und die Medizintechnik profitieren könnten. So kann der Einsatz von PAEK und PEEK in der additiven Fertigung der Luftfahrtindustrie neue Designs und die Konsolidierung von Bauteilen ermöglichen. Gleichzeitig wird die Produktion von Teilen möglich, die spanend nur schwer herzustellen sind. In der Medizin könnte die additive Fertigung mit PAEK die Herstellung von individuellen Implantaten für Patienten ermöglichen. Mit der Entwicklung des Ökosystem und der Verfügbarkeit verbesserter Lösungen eröffnet sich die Perspektive für einen umfassenden, branchenübergreifenden Einsatz.

CALM: Kompetenzzentrum für polymeres Additive Layer Manufacturing (ALM)

Das CALM ist spezialisiert auf den Einsatz von Hochtemperatur- und Hochleistungspolymeren sowie Verbundwerkstoffen für die additive Fertigung. Zur Entwicklung der nächsten Generation von Materialien für die additive Fertigung bietet das Zentrum weltweit unabhängige Forschung und technische Unterstützung in Zusammenarbeit mit Hochschulen und der Industrie an. Als führendes Kompetenzzentrum im Hochtemperaturbereich betreibt das CALM Spitzenforschung zu additiven Fertigungstechnologien und untersucht, wie die flächendeckende Einführung und Anwendung dieser Technologien in der industriellen Produktion ermöglicht und beschleunigt werden können.

[1] Polyaryletherketone (PAEK) sind eine Familie von Hochleistungsthermoplasten, zu denen z. B. das Polyetheretherketon (PEEK) zählt.

[2]  State of the Industry Annual Worldwide Progress Report on Additive Manufacturing, Wohlers Associates, Inc., 2018.

[3]  Folgende Unternehmen sind Partner im Konsortium Additive Manufacturing, das von Victrex geleitet und von Innovate UK finanziert wird: Airbus Group Innovations, 3T-RPD Ltd, E3D-Online, EOS, University of Exeter – Centre for Additive Layer Manufacturing (CALM), HiETA Technologies, South West Metal Finishing und Victrex.

Bild:  Strategische Zusammenarbeit, um PAEK-Polymer- und -Composites-Lösungen der nächsten Generation einzuführen. © University of Exeter

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