Zortrax entwickelt neue 3D-Drucktechnologie mit Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation

Mit Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) arbeitet der polnische 3D-Drucker-Hersteller Zortrax daran, eine Technologie zur Herstellung extrem haltbarer Verbundkomponenten aus zwei PEEK-Polymermischungen an dem industriellen 3D-Drucker Zortrax Endureal zu entwickeln. Nach fast ein Jahr dauernden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist es gelungen, die ersten Verbundmodelle aus Standard-PEEK-Material und aus der durch ESA experimentell entwickelten stromleitenden PEEK-Verbindung gedruckt. Dadurch wird der Zortrax Endureal-Drucker in der Lage sein, Teile mit eingebauten elektrischen Schaltkreisen und sogar einfache Elektronik zu drucken.

Die im Endureal-Drucker verwendete Doppelextrusionstechnologie diente traditionell dazu, Stützstrukturen aus einem anderen Material als dem im eigentlichen Modell verwendeten zu drucken. In der Luft- und Raumfahrtindustrie besteht jedoch die Notwendigkeit, Verbundstoffteile aus zwei Hochtemperaturpolymeren drucken zu lassen. Die Technologie, an der Zortrax arbeitet, kommt diesem Bedarf entgegen. Um die Möglichkeiten dieser Lösung zu demonstrieren, verwendeten die Zortrax-Ingenieure ein von der ESA geliefertes experimentelles und leitfähiges PEEK-Material, das es in Kombination mit Standard-PEEK ermöglichte, die ersten Modelle mit Daten –
und Energieübertragungspfaden zu drucken.

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 – sagt Michał Siemaszko, Leiter der Abteilung für Forschung und Entwicklung bei Zortrax S.A.

Das Drucken von Verbundmodellen ist den beeindruckenden Fähigkeiten des Zortrax Endureal-Druckers zu verdanken. Das Team von daran arbeitenden Ingenieuren hat eine sehr hohe Steifigkeit des Extrusionssystems erreicht, was ihren Ausdruck in der Maßgenauigkeit der gedruckten Modelle findet. Dieser Drucker ist auch in der Lage, bei sehr hohen Temperaturen bis zu 480°C im Extrudermodul, 220° C auf der Oberfläche der Arbeitsplattform und bei Temperatur von 200° C in der Druckkammer zu arbeiten. All diese Temperaturen können frei eingestellt werden, um die besten Druckergebnisse mit haltbaren Polymeren wie Z-PEI 9085 oder PEEK-Mischungen zu erzielen.

Die Technologie, an der wir arbeiten, ebnet den Weg für das Drucken intelligenter Teile mit elektrischen Systemen, die alle mechanischen und thermischen Eigenschaften von Polymeren wie PEEK aufweisen. Zortrax Endureal wird ein noch besseres Werkzeug für Ingenieure und Konstrukteure werden, die sich mit fortschrittlichen Technologien in der Luft-, Automobil- und Raumfahrtindustrie befassen. Wir erwarten, dass bahnbrechende Technologien, die in Projekten wie diesem entwickelt wurden, bald in Druckern, die wir zum Verkauf anbieten, eingesetzt werden und damit auch unsere Kunden erreichen werden – behauptet Rafał Tomasiak, CEO und Mitbegründer von Zortrax S.A.

Die Umsetzung von Lösungen, die beim Drucken von Verbundmodellen entwickelt wurden, zwecks deren Einsatzes in kommerziell erhältliche Geräte hat bereits begonnen. Alle Verbesserungen, die vorgenommen wurden, um gleichzeitiges Drucken aus Standard-PEEK und ESAs elektrisch leitfähiger PEEK-Verbindung zu ermöglichen, sind in der kommerziellen Version des Zortrax Endureal-Druckers bereits verfügbar. Kunden können sich darauf verlassen, dass die von ihnen bestellten Geräte hardwaremäßig für den Verbunddruck entsprechend vorbereitet sind und lediglich einer einfachen Software-Update bedürfen, um freigeschaltet zu werden, sobald die Technologie entsprechend angepasst wird.