Flammhemmende Materialien im 3D-Druck: Eine Übersicht

Der 3D-Druck hat sich in den letzten Jahren als eine der flexibelsten und innovativsten Technologien etabliert. Von Prototypen über industrielle Anwendungen bis hin zu Endverbraucherprodukten bietet der 3D-Druck eine Vielzahl von Möglichkeiten. Doch wie bei jeder Technologie gibt es Herausforderungen, die gemeistert werden müssen. Eine dieser Herausforderungen im 3D-Druck ist die Flammhemmung von Materialien. Insbesondere in sicherheitskritischen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie oder im Elektroniksektor ist der Einsatz flammhemmender Materialien unerlässlich. In diesem Artikel beleuchten wir zwei wichtige flammhemmende Materialien, die im 3D-Druck verwendet werden: Onyx FR und PETG-FR.

Onyx FR: Kohlefaserverstärkter Kunststoff mit Flammhemmung

Onyx FR ist ein kohlefaserverstärkter Kunststoff, der speziell für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine Flammhemmung erforderlich ist. Der Zusatz von Kohlefasern verleiht dem Material eine aussergewöhnliche Steifigkeit und Festigkeit, während die flammhemmenden Additive dafür sorgen, dass das Material die erforderlichen Brandschutznormen erfüllt.

Eigenschaften und Anwendungen

Onyx FR bietet eine Kombination aus hoher mechanischer Leistung und verbesserter Flammhemmung, die es für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau prädestiniert. Das Material entspricht den UL94 V-0 Standards, was bedeutet, dass es innerhalb von 10 Sekunden nach dem Entfernen der Zündquelle selbstverlöschend ist und keine brennenden Tropfen bildet. Diese Eigenschaft macht Onyx FR besonders geeignet für den Einsatz in Bereichen, in denen ein hohes Brandrisiko besteht.

Ein weiteres Highlight von Onyx FR ist seine Temperaturbeständigkeit. Das Material kann Temperaturen bis zu 150°C standhalten, ohne dass seine strukturelle Integrität beeinträchtigt wird. Dies ist besonders wichtig in Umgebungen, in denen hohe Temperaturen auftreten, wie etwa in der Nähe von Motoren oder elektronischen Geräten.

PETG-FR: Flammhemmender Kunststoff für den Alltag

PETG (Polyethylenterephthalatglykol) ist ein weit verbreiteter Kunststoff, der für seine einfache Verarbeitbarkeit und gute mechanische Eigenschaften bekannt ist. PETG-FR ist eine modifizierte Version dieses Materials, das durch die Zugabe flammhemmender Additive verbessert wurde.

Eigenschaften und Anwendungen

PETG-FR ist ein vielseitiger Werkstoff, der eine gute Balance zwischen Festigkeit, Zähigkeit und Flammhemmung bietet. Im Gegensatz zu Onyx FR, das vor allem in industriellen Anwendungen zum Einsatz kommt, eignet sich PETG-FR auch für den Einsatz in alltäglichen Produkten wie Elektronikgehäusen, Haushaltsgeräten und sogar Möbeln. Es erfüllt ebenfalls die UL94 V-0 Standards, was seine Eignung für sicherheitskritische Anwendungen unterstreicht.

Ein weiterer Vorteil von PETG-FR ist seine geringe Neigung zur Verformung beim Drucken. Dies erleichtert die Herstellung von komplexen Geometrien und grossen Bauteilen, was insbesondere für Prototypen und Kleinserienfertigung von Vorteil ist.

Wissenschaftliche Betrachtung und Weiterentwicklung

Die Forschung im Bereich flammhemmender Materialien für den 3D-Druck ist ein dynamisches Feld. Wissenschaftler untersuchen kontinuierlich neue Additive und Materialkombinationen, um die Flammhemmung zu verbessern, ohne dabei die mechanischen Eigenschaften der Materialien zu beeinträchtigen. Beispielsweise wurde in einer Studie gezeigt, dass die Kombination von nanometrischen Additiven wie Graphen mit traditionellen flammhemmenden Substanzen die Performance erheblich steigern kann .

Darüber hinaus gibt es Bestrebungen, umweltfreundlichere flammhemmende Additive zu entwickeln, da viele der derzeit verwendeten Substanzen Bedenken hinsichtlich ihrer Umweltverträglichkeit aufwerfen. Phosphor- und Stickstoffbasierte Systeme sind vielversprechende Kandidaten, die in zukünftigen flammhemmenden 3D-Druckmaterialien eingesetzt werden könnten.

Fazit

Flammhemmende Materialien wie Onyx FR und PETG-FR bieten im 3D-Druck entscheidende Vorteile für Anwendungen, bei denen hohe Sicherheitsanforderungen bestehen. Während Onyx FR durch seine hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit beeindruckt, bietet PETG-FR eine vielseitige und benutzerfreundliche Lösung für alltägliche Anwendungen. Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesem Bereich wird sicherlich zu noch leistungsfähigeren und umweltfreundlicheren Materialien führen, die die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks weiter erweitern werden.

Quellen:

1. Lyon, R. E., & Walters, R. N. (2018). Nanoparticle fire retardants: Current status and future prospects. Polymer Degradation and Stability, 158, 173-181.
2. Granzow, A. (2020). Phosphorus-based Flame Retardants in 3D Printing: Current Research and Applications. Journal of Applied Polymer Science, 137(47), 49398.