Essentium PCTG-Z ESD

Essentium ist ein amerikanischer Hersteller von industriellen 3D-Druckern und technischem Filament, mit Niederlassungen in Asien und Europa. Die innovativen 3D-Drucklösungen von Essentium führen viele Hersteller in die Industrie 4.0, indem sie ihnen helfen, Prototypen zu erstellen und im eigenen Haus zu fertigen, die Produktion mit hervorragender Qualität zu steigern und dabei schnell und wirtschaftlich zu arbeiten. Das Materialportfolio von Essentium umfasst zahlreiche technische High-End-Filamente, vor allem Polymere und Mischungen, die für außergewöhnliche Festigkeit, Flexibilität und hohe mechanische Leistung unter härtesten industriellen Bedingungen entwickelt wurden. Die Essentium-Filamente finden in zahlreichen Bereichen Anwendung, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Biomedizin, in der Auftragsfertigung, bei Konsumgütern und in der Elektronikindustrie.

Technisches High-End-Filament

Das PCTG Z-Filament gehört zur Familie der ESD-sicheren Materialien von Essentium. Es besteht aus >99 % Copolyester und Additiven. Zusätzlich zu seinen ESD-sicheren Eigenschaften ist das Essentium PCTG Z kostengünstig und lässt sich leicht 3D-drucken (sogar unter freiem Himmel), bearbeiten und nachbearbeiten. Außerdem verfügt es über eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit, hinterlässt keine Abdrücke, und ist relativ unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit.

PCTG ist ein leistungsstarkes technisches Polymer der Einstiegsklasse, das durch Glykosylierung von PET hergestellt wird. Bei diesem Verfahren wird dem PET-Grundgerüst CHDM-Glykol zugefügt, wodurch die Ethylenglykol-Einheiten zu mehr als 50 % durch CHDM-Einheiten ersetzt werden. Die zusätzliche Dosis an CHDM verleiht PCTG eine verbesserten mechanischen Eigenschaften und eine verbesserte chemische Beständigkeit. PCTG ist ein langsam kristallisierender teilkristalliner Copolyester. Die langsame Kristallisationsrate bedeutet, dass mit PCTG-Filamenten gedruckte Teile zunächst meist im amorphen Zustand vorliegen. Dies führt zu hervorragender optischer Klarheit und Zähigkeit, allerdings um den Preis einer niedrigeren Wärmeformbeständigkeit, einer geringeren Zugfestigkeit, eines geringeren Elastizitätsmoduls und einer geringeren chemischen Beständigkeit.

All diese Eigenschaften können verbessert werden, wenn das amorphe PCTG geglüht wird, um es kalt zu kristallisieren. Das Glühen ist ein in der Materialwissenschaft häufig verwendetes Verfahren, bei dem ein Material durch eine Wärmebehandlung besser verarbeitbar gemacht wird. Im Falle von PCTG würde dies bedeuten, dass die 3D-Drucke einige Stunden lang in einen Ofen mit einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur gelegt werden, um die thermomechanischen Eigenschaften von PCTG zu verbessern, indem seine Kristallinität erhöht wird. Die Fähigkeit, unter verschiedenen thermischen Bedingungen von einem amorphen in einen teilkristallinen Zustand überzugehen, ist einzigartig für PCTG. Das bedeutet, dass der Anwender die am besten geeignete Verarbeitungsmethode wählen kann, um einen amorphen oder teilkristallinen Zustand von PCTG zu erhalten, je nach den gewünschten Eigenschaften und der Anwendung des Endprodukts. Dies macht PCTG zu einem äußerst vielseitigen Werkstoff. PCTG wird vor allem in der biomedizinischen Industrie für den Druck medizinischer Geräte wie Prothesen und in der Fertigung für die Herstellung von Vorrichtungen verwendet.

Bild 1: Ein mit Essentium PCTG Z bedrucktes Leiterplattengestell. Quelle: Essentium.

ESD-sicheres Material

Elektrostatische Entladung (ESD) ist ein Phänomen, das im Alltag häufig beobachtet wird, wenn Haare statisch aufgeladen werden oder wenn bei der Berührung eines geerdeten Objekts, z. B. eines Türknaufs oder einer anderen Person, ein elektrischer "Kick" oder "Funke" entsteht. ESD-Ereignisse wie diese sind im Alltag harmlos, aber bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen äußerst riskant und schädlich. Das Essentium PCTG Z-Filament wurde entwickelt, um dieses Problem in der mittelschweren Elektronikproduktion zu beseitigen. Es wirkt als Dissipator der elektrostatischen Entladung und leitet sie sicher entlang der Oberfläche eines mit dem PCTG Z-Filament gedruckten Teils ab. ESD-sichere Materialien sind auch in Branchen mit explosionsgefährdeter Atmosphäre (petrochemische Anlagen, Kohleminen, Mühlen, Bereiche mit 3D-Druckern auf Pulverbasis) äußerst nützlich.

Um ein Filament ESD-sicher zu machen, werden dem Filament normalerweise antistatische Beschichtungen oder leitfähige Füllstoffe (wie Ruß und Graphit) zugesetzt. Füllstoffe und Beschichtungen können jedoch die Leistung des Filaments oder des 3D-Druckstücks negativ beeinflussen, indem sie es bröckelig machen und beschädigen (einen schwarzen Fleck hinterlassen) oder sogar zu latenten Fehlern in der Elektronik beitragen. Mit der Z-Linie von Filamenten will Essentium diese Risiken beseitigen, die von Standard-ESD-Filamenten mit Füllstoffen ausgehen. Anstelle von Füllstoffen sind die Filamente der Essentium Z-Linie mit leitfähigen Nanomaterialien auf der Oberfläche versehen, so dass die mechanische Leistung der mit PCTG Z gedruckten Teile nicht beeinträchtigt wird. Darüber hinaus sind die Gesamtkosten von PCTG Z im Vergleich zu anderen ESD-Filamenten deutlich geringer, da der Kohlenstoffanteil in diesem Filament sehr niedrig ist (etwa 0,01 %). Andere ESD-Filamente müssen in der Regel 20-30 % Kohlenstofffasern enthalten, um das gleiche Niveau an Oberflächenwiderstand zu erreichen.

Video 1: Das Essentium PCTG Z im Vergleich zu anderen ESD-sicheren Filamenten. Quelle: Essentium.

All diese Eigenschaften machen das Essentium PCTG Z zu einem sehr vielseitigen, erschwinglichen und einfach zu verwendenden Material, das sich für viele Anwendungen eignet. Der Hersteller empfiehlt es für die biomedizinische Industrie und für den 3D-Druck von Vorrichtungen und Halterungen. Einige Beispiele für den Einsatz von Essentium PCTG Z sind handgehaltene Werkzeuge, ESD-Teileablagen, allgemeine Montagevorrichtungen für Elektronik, Robotik und Automatisierungskomponenten sowie Teile für explosionsgeschützte Umgebungen.