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Essentium PA-CF

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Essentium ist ein industrieller 3D-Drucker- und Filamenthersteller mit Sitz in den USA, Asien und Europa, der die 3D-Drucklandschaft revolutioniert und in die Industrie 4.0 gebracht hat. Die Lösungen von Essentium haben vielen Unternehmen dabei geholfen, Prototypen zu entwickeln und zuverlässige Produkte in großem Umfang intern, schnell und kostengünstig herzustellen. Das Materialportfolio von Essentium umfasst mehr als 45 innovative Spezialfilamente, hauptsächlich Polymere und Mischungen, die für Festigkeit, Flexibilität und hohe mechanische Leistung unter den anspruchsvollsten industriellen Bedingungen entwickelt wurden.

Die Filamente von Essentium finden in vielen Bereichen Anwendung, unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Biomedizin, in der Konsumgüter- und Elektronikindustrie. Essentium hat derzeit mehr als 150 Patente angemeldet.

Essentium’s PA CF

Das PA-CF-Filament von Essentium ist Teil des breiten Materialportfolios des Herstellers. Dieses Filament besteht zu 89 % aus Nylon (Polyamid), verstärkt mit 10 % Kohlenstofffasern.

Mit Essentium PA CF ein Unternehmen gründen

Bild 1: Mit Essentium PA CF bedrucktes Teil. Quelle: Essentium.

PA, gemeinhin als Nylon bekannt, ist ein preiswertes und vielseitiges Material, das dank seiner Haltbarkeit, Flexibilität, Thermoplastizität und Beständigkeit gegen Abrieb, Reibung, Korrosion und Chemikalien häufig im 3D-Druck eingesetzt wird. Obwohl die ersten Anwendungen vor allem in der Konsumgüterindustrie (Zahnbürsten, Damenstrümpfe) zu finden waren, fand Nylon schnell weitere, eher technische Verwendungen, z. B. beim US-Militär zur Herstellung von Fallschirmen, Seilen, kugelsicheren Westen und Helmauskleidungen.

Nylon wird heute in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie, in der Medizin und im Sport verwendet. Im 3D-Druck kann es in Form von Pulver (SLS und MJF), Pellets und Filamenten (FDM) verwendet werden.

Der Zusatz von Kohlenstofffasern

Filamente für technische Anwendungen werden häufig mit Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärkt, um das Filament für die jeweilige Aufgabe zu optimieren. Durch die Zugabe von Kohlenstofffasern (CF) wird das gedruckte Teil steifer, formstabiler und ist aufgrund seines geringeren Gewichts ein hervorragender Ersatz für Metallteile. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich CF-verstärkte Kunststoffe hervorragend für die Automobilindustrie (hohe Zugfestigkeit und Modul und Toleranz gegenüber hohen Temperaturen) und die Luft- und Raumfahrtindustrie (Gewichtsreduzierung um bis zu 50 % bei gleichbleibender Funktionalität).

Die Mehrschichttechnologie von Essentium für seine kohlenstoffangereicherten Filamente

Bild 2: Die Mehrschichttechnologie von Essentium, die in den kohlenstoffangereicherten Filamenten verwendet wird. Quelle: Essentium.

Dieses PA CF, das von BASF formuliert und von Essentium hergestellt wird, vereint das Beste aus zwei Welten (Nylon und Kohlenstofffaser). Sie produziert starke, langlebige, hitze- und stoßbeständige Teile. Es ist so optimiert, dass es weniger Feuchtigkeit aufnimmt als normales Nylon, wodurch es sich leichter bedrucken lässt. Mit diesem PA CF gedruckte Teile können Temperaturen von über 150°C standhalten und beginnen sich erst bei 178°C (HDT) zu verformen.

Beinprothesenelemente gedruckt mit Essentium PA CF

Mit dem Essentium PA CF gedruckte Prothesenbeinelemente

Bild 3: Mit Essentium PA CF gedruckte Beinprothesenelemente. Quelle: Essentium.

Dank dieser Eigenschaften wird dieses Filament für die biomedizinische Industrie (Prothesen und orthopädische Geräte), den Werkzeugbau (Handwerkzeuge, Vorrichtungen, die Festigkeit und Steifigkeit erfordern) oder das Rapid Prototyping und den Guss in der Konsumgüterindustrie und der Auftragsfertigung empfohlen.

Allgemeine Informationen
Material	PA
Format	750 g
Dichte	1.1 - 1.6 g/cm³
Durchmesser des Filaments	1.75 / 2.85 mm
Filament-Toleranz	- mm
Länge des Filaments	(Ø 1.75 mm - 0.75 Kg) ± 222.7 m / (Ø 2.85 mm - 0.75 Kg) ± 84.0 m

Druckeigenschaften
Drucktemperatur	265 - 300 ºC
Basis-/Betttemperatur	85 - 100 ºC
Temperatur in der Kammer	-
Schichtlüfter	0 - 50 %
Empfohlene Druckgeschwindigkeit	30 - 60 mm/s

Mechanische Eigenschaften
Izod-Schlagzähigkeit	(ISO 180/A) XY 48 / 45/45 38 / YX 19 / ZX 9.7 KJ/m²
Dehnung bei Bruch	- %
Zugfestigkeit	(ISO 527-2) XY 55.9 / 45/45 29.1 / YX 21.5 / ZX 19.3 MPa
Zugmodul	(ISO 527-2) XY 2160 / 45/45 950 / YX 610 / ZX 480 MPa
Biegefestigkeit	(ISO 178) XY 72.8 / 45/45 38.4 / YX 23.1 / ZX 22.3 MPa
Biegemodul	(ISO 178) XY 2390 / 45/45 1000 / YX 540 / ZX 560 MPa
Oberflächenhärte	-

Thermische Eigenschaften
Schmelztemperatur	192 ºC
Erweichungstemperatur	178 ºC

Spezifische Eigenschaften
Transparenz	✗
Chemische Beständigkeit	✓

Andere
HS Code	3916.9
Spulendurchmesser (außen)	- mm
Spulendurchmesser (innen)	- mm
Spulenbreite	- mm

Dieser Essentium PA-CF ist für Drucker mit offener Plattform und sogar für den Außenbereich geeignet. Es ist jedoch zu beachten, dass sich einige Hochtemperatur-Nylons durch den Temperaturwechsel zwischen dem extrudierten Kunststoff und der Umgebungstemperatur verziehen können. Sollte es dennoch zu Verformungen kommen, können diese durch die Verwendung eines beheizten Druckbetts oder eines Druckers mit beheizter Kammer oder Gehäuse reduziert werden, indem die Umgebung auf etwa 45 °C gehalten wird. Eine andere Möglichkeit, das Problem der Verformung bei Nylon zu lösen, wäre die Abschaltung der Ventilatorkühlung oder die Verwendung von skirt, brim oder raft in der Konstruktion.

Kohlefaserverstärkte Filamente neigen dazu, die Düse stärker zu verschleißen als einfache Filamente. Daher wird die Verwendung von verschleißfesten Düsen (mit einem Durchmesser von mindestens 0,25 mm) dringend empfohlen, um eine Abnutzung der Düsen und eine Verschlechterung der Druckqualität zu vermeiden. Eine gute Wahl sind Düsen aus gehärtetem Stahl, Olsson-Ruby-Düsen, Vanadium-Düsen oder Wolframkarbid-Düsen

Beim Drucken mit Nylon können Haftungsprobleme auftreten. Die Haftung dieses PA-Filaments ist besser als bei normalem Nylon, da es Kohlenstofffasern enthält. Es kann jedoch eine Klebeleiste verwendet werden, um eine gute Haftung des Drucks auf dem Bett zu gewährleisten. Essentium hat mehrere Druckbettkleber in seinem Katalog, darunter auch den Klebstoff für Nylon. Der Hersteller empfiehlt außerdem die Verwendung eines Glasbetts und einer Bettbindungslösung.

Nylon ist ein stark hygroskopisches Material. Obwohl dieses spezielle Essentium PA CF Filament so optimiert ist, dass es weniger Feuchtigkeit aufnimmt, muss es richtig gelagert werden, um zu verhindern, dass das Filament nass wird. Es sollte bis zur Verwendung in einem vakuumversiegelten Behälter oder in einem Trockenschrank gelagert werden, wie z. B. dem Fiber Three Trockenkoffer, der in der Version F3 Safe Light oder F3 Safe Long Run erhältlich ist.