f-FDM-Monofilamente
Projektleiter: Henning Austmann
Projektnummer: BMWi/ INNO-KOM, MF160023
Laufzeit: 01.05.2017 – 31.10.2019
Aufgabenstellung
Entwicklung und Erprobung elektrisch leitfähiger FFF-3D-Druck-Monofilamente aus geeigneten Standardkunststoffen wie PP, ABS, und PETG, aus verschiedenen Polyamiden und aus PEEK. Herstellung verschiedener Compounds, die Bestimmung des spezifischen Widerstands und der mechanischen Eigenschaften dieser Compounds, die Filamentextrusion, Druckversuche und die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeiten und der mechanischen Eigenschaften der gedruckten Teile im Vergleich zu Spritzgussteilen. Ziel sind verzugsarme Polyamide und Polypropylene mit hoher Schichthaftung im 3D-Druck und guter Wärmeformbeständigkeit.
Ergebnisse
Die Basismaterialien wurden zu Filamenten extrudiert und hinsichtlich ihrer Eignung im 3D-Druck bewertet. Kriterien dabei waren ein verzugsfreies Druckergebnis und eine gute Schichthaftung. Geeignet sind: Elix ABS-3D LA, Adsyl 5C30F und 5X37F, Amphora AM1800, Ultramid C33 (modifiziert), Ultramid B36SLN (bedingt), Grivory G21 und Rilsamid AESN0 TL. Es wurden 48 Compounds mit Printex XE2-B hergestellt und ihre mechanischen Eigenschaften und ihr spezifischer Widerstand sowie die Perkolationsschwellen ermittelt. Erfolgreich zu Filamenten verarbeitet, erfolgreich verdruckt und anschließend weiter untersucht wurden die beiden Materialien Adsyl 5X37F +14 % Printex XE2-B (elektrisch leitfähig) und Rilsamid AESN0 TL +12 % Printex XE2-B (antistatisch).
Aus einem isolierenden PLA konnte in Kombination mit leitfähigem PP ein Demonstrator gedruckt werden. Der Verlauf der "Leiterbahnen" im Innern wird durch Computertomographie sichtbar. Über den Multiplier der Slicing-Software konnte der spezifische Widerstand nicht wie erhofft eingestellt werden. Bei spritzgegossenen Teilen liegt er mit 4,37 Ω cm etwas über dem 3D-gedruckter Bauteile.
Die Schichthaftung des antistatischen PA12 beträgt zwischen 40 und 54 % des Spritzgusswertes (52 MPa). Kraftstoffkontakt hatte während der Testdauer keinen negativen Einfluss auf die Schichthaftung.
Anwendung
Die erfolgreiche PP-Rezeptur eignet sich zum sicheren Drucken von Leiterbahnen, z.B. für integrierte Funktionen in Gehäusen.
Die antistatische Rezeptur Rilsamid AESN0 TL + 12 % Printex XE2-B eignet sich hervorragend für den Druck von Bauteilen mit Kraftstoff- oder Kühlwasserkontakt in preiswerten, nicht bauraumbeheizten Drucksystemen. Um Anwendungen in der Automobilindustrie zu erschließen muss eine große Anzahl stehender Prüfkörper in genormtem Testkraftstoff gelagert und anschließend untersucht werden.