Der polnische 3D-Drucker-Hersteller Zortrax hat gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA an der Entwicklung einer 3D-Drucktechnologie für äußerst starke Verbundkomponenten aus zwei PEEK-Polymermischungen gearbeitet. Eine von der ESA bereitgestellte elektrisch leitfähige PEEK-Verbindung kann gleichzeitig mit Standard-PEEK eingesetzt werden. Die Optimierungen, die in diesem Zusammenhang für den Zortrax Endureal Industrie-3D-Drucker vorgenommen wurden, sind in der kommerziellen Version des 3D-Druckers bereits enthalten.

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Gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) arbeitet der in Polen ansässige 3D-Drucker-Hersteller Zortrax an einer Technologie für den 3D-Druck von Hochleistungsverbundteilen. Diese sollen auf dem industriellen 3D-Drucker Zortrax Endureal mit einem Doppelextrusionssystem unter Verwendung von zwei verschiedenen Mischungen von PEEK-Filamenten druckbar sein.

Knapp ein Jahr nachdem die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten begonnen hatten, wurden jetzt die ersten experimentell entwickelten Objekte aus stromleitenden PEEK-Verbindungen hergestellt. Mit dem Zortrax Endureal-3D-Drucker könnten so künftig auch Teile mit eingebauten elektrischen Schaltkreisen oder Elektronik entstehen, wie das Unternehmen in einer Pressemitteilung gegenüber dem 3D-grenzenlos Magazin erklärt.

Hochleistungsverbundteile mit dem 3D-Drucker Zortrax Endureal

Für Stützstrukturen wird ein anderes Material benötigt als das fertige 3D-Druckobjekt. Hierbei hilft die Doppelextrusionstechnologie des Endureal 3D-Druckers. In der Luft– und Raumfahrtindustrie sind bei Verbundstoffteilen zwei Hochtemperaturpolymere nötig. Zortrax demonstrierte das Ergebnis seiner Arbeit mit einem von der ESA gelieferten experimentellen und leitfähigen PEEK-Material und kombinierte dies mit dem Standard-PEEK und druckten die ersten Modelle mit Daten- und Energieübertragungspfaden.

3D-gedrucktes Objekt mit und ohne Stützstrukturen
Für Stützstrukturen wird ein anderes Material benötigt als das fertige 3D-Druckobjekt (links im Bild mit Stützstrukturen, rechts nach der Abnahme der Struktur) (Bild © Zortrax).

Michał Siemaszko, Leiter der Abteilung für Forschung und Entwicklung bei Zortrax S. A. erklärt:

„Gewichtsreduzierung ist eines der Hauptziele für Ingenieure in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Dies kann u.a. durch Planung von Komponenten erreicht werden, die mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. In einem Standard-Flugzeug oder -Raumschiff müssen sowohl Strukturteile als auch Verkabelung vorhanden sein, die es ermöglichen, Energie und Daten zwischen den verschiedenen an Bord arbeitenden Systemen zu übertragen. Dieses Problem möchten wir lösen, indem wir Bauteile aus PEEK mit eingebauten leitfähigen Bahnen drucken. Dies ermöglicht die Schaffung solider Strukturen, die gleichzeitig sowohl dem Daten- als auch Energietransfer dienen. In einem solchen System kann auf eine zusätzliche Verkabelung verzichtet und das Gewicht deutlich reduziert werden. Es ist wie das Gießen einer massiven Stahlstange, die gleichzeitig als USB-Anschluss dient. Genau das kann Zortrax Endureal leisten, indem sich dieses Unternehmen in seiner Arbeit auf Hochtemperaturpolymeren konzentriert.“

Verbesserungen am Zortrax Endureal

Die am Zortrax Endureal vorgenommenen Verbesserungen führten zu einer höheren Steifigkeit des Extrusionssystems und ermöglichen äußerst genaue Modelle. Das Extrudermodul arbeitet mit bis zu 480 °C, bis zu 220 °C herrschen auf der Oberfläche der Arbeitsplattform und bis zu 200 °C sind in der Druckkammer möglich.

Zortrax Endureal 3D-Drucker und 3D-gedrucktes Objekt
Mit dem Zortrax Endureal-3D-Drucker (im Bild hinten zu sehen) könnten so künftig auch Teile mit eingebauten elektrischen Schaltkreisen oder Elektronik (Beispiel vorne im Bild) entstehen (Bild © Zortrax).

In der kommerziellen Version des 3D-Druckers sind die Optimierungen bereits verfügbar und müssen nur noch über ein Software-Update freigeschalten werden. Über die weitere Entwicklung halten wir im kostenlosen 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter auf dem Laufenden (hier abonnieren).

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