Das fortschrittliche Verbundwerkstoffunternehmen Hexcel hat einen neuen leitfähigen, polymerbasierten Kohlefaserverbundwerkstoff für den 3D-Druck auf den Markt gebracht. Der neue Thermoplast des Unternehmens, HexPEKK EM, ist auf die Anforderungen an statische Aufladung, elektromagnetische (EM) Abschirmung und Strahlungsabsorption in modernen Flugzeuganwendungen zugeschnitten. Durch die direkte Integration der EM-Qualität in 3D-gedruckte Teile ermöglichen die Materialien von Hexcel den Benutzern, kostspielige Nachbearbeitungsschritte zu reduzieren und von Anfang an „gebrauchsfertige“ Komponenten zu liefern.
Lawrence Varholak, Vizepräsident für additive Fertigung bei Hexcel, sagte: „Die Einführung dieses fortschrittlichen Materials für die additive Fertigung wird die Herstellung äußerst komplexer Luft- und Raumfahrtstrukturen mit beispiellosen strukturellen und elektrischen Fähigkeiten ermöglichen. Es reduziert Gewicht und Kosten erheblich und bietet gleichzeitig unbegrenztes Design.“ Flexibilität.”
Hexcels wachsendes Portfolio an 3D-Druckmaterialien
Hexcel wurde 1948 gegründet und ist ein bekannter Materialhersteller, der nicht nur Materialien für die 3D-Druckindustrie, sondern auch für die gesamte industrielle Fertigungsindustrie liefert. Zusätzlich zu seinem Produktportfolio hat das Unternehmen Interessen in mehreren Sektoren, darunter der Luftfahrt-, Energieerzeugungs- und Transportindustrie.
Die aktuelle Produktpalette von Hexcel umfasst eine Reihe von Kohlenstofffasern, Stoffen, Klebstoffen und Werkzeugmaterialien, aber Unternehmen im 3D-Druckbereich werden wahrscheinlich seine proprietäre Linie von HexPEKK-Thermoplasten kennen. Die Polymerfamilie wurde für den Einsatz bei der Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten optimiert und erfüllt sogar die Rauch- und Toxizitätsanforderungen (UL VO, OHS) für Flugzeuginnenräume für den Endverbrauch in der Industrie.
Hexcels Additivforschung für die Luft- und Raumfahrt begann im Jahr 2016 mit der Eröffnung eines neuen Forschungszentrums in Duxford, Großbritannien, um neue Verbundwerkstoffe für die Luft- und Raumfahrt- und Industriemärkte zu entwickeln. Ein Jahr später ging das Unternehmen noch einen Schritt weiter und erwarb Oxford Performance Materials (OPM), einen renommierten Hersteller von Hochleistungsthermoplasten und kohlenstofffaserverstärkten 3D-Druckteilen. Nach der Übernahme sagte Scott DeFelice, CEO von OPM, dass der Fokus „weiterhin auf Anwendungen für PEKK liegt“ und dass das Unternehmen „einige aufregende neue Materialien entwickelt“. Anschließend bekräftigte Hexcel sein Engagement für die Entwicklung neuer PEKK-Materialien für die Luft- und Raumfahrt, indem es von der multinationalen Fluggesellschaft Boeing die Genehmigung für 3D-gedruckte Teile erhielt.
Die Zertifizierung wurde direkt an die HexPEKK-Polymere von Hexcel vergeben, was ihre Verwendung bei der Herstellung von Halterungen, Rohrleitungen für Umweltkontrollsysteme und Gussteilen ermöglicht. Mit der Veröffentlichung der neuesten Version von HexPEKK will das Unternehmen nun weitere Anwendungen im Luft- und Raumfahrtsektor adressieren.
HexPEKK EMs Certificate of Aerospace Excellence
Derzeit erfordern nicht EM-fähige Druckmaterialien die Aufbringung einer leitfähigen Beschichtung, um ihnen die für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie erforderliche Qualität zu verleihen. Leitfähigkeit ist bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt von entscheidender Bedeutung, da sie es Teilen ermöglicht, elektromagnetische Störungen effektiv zu bewältigen und Strahlung zu absorbieren. Das neue PEKK-Material von Hexcel verfügt über integrierte EM-Eigenschaften, die solche teuren und zeitaufwändigen Nachbearbeitungsaufgaben überflüssig machen, sodass es sich wahrscheinlich für den Druck einer breiten Palette von Teilen für die Luft- und Raumfahrt eignet. Das Polymer wurde mit dem branchenzertifizierten HexAM-Verfahren des Unternehmens entwickelt, was bedeutet, dass das Polymer ein hohes Leistungsniveau in Bezug auf Nachhaltigkeit, Betriebstemperatur und chemische Beständigkeit gezeigt hat.
„Der Umgang mit elektrostatischer Ableitung, elektromagnetischen Interferenzen und Strahlungsabsorption ist bei der Konstruktion aller Fahrzeuge äußerst wichtig.“ Die selbsternannten „branchenführenden“ Materialien des Unternehmens sind darauf ausgelegt, ultimative Materialien für den Einsatz in Verkehrsflugzeugen, Militärflugzeugen und Hubschraubern herzustellen und Drohnen. Verwenden Sie Komponenten. Damit eignet sich HexPEKK EM laut Hexcel hervorragend zur Gewichts- und Kostenreduzierung relevanter Komponenten wie Lufteinlässen, Elektronikgehäusen und Cockpitstrukturen.
Darüber hinaus könnte die dem 3D-Druck innewohnende Designflexibilität dazu führen, dass ähnliche Luft- und Raumfahrtobjekte kostengünstiger und leistungseffizienter neu gestaltet werden. Für die Zukunft ist das Unternehmen bestrebt, sein patentiertes HexAM-Verfahren weiterzuentwickeln, um „die Art und Weise, wie Flugzeugkomponenten weltweit hergestellt werden, grundlegend zu verbessern“
Die Rolle von PEKK in der additiven Fertigung
Die Hitzebeständigkeit von Polyetherketon (oder PEKK) macht es in der Luft- und Raumfahrtindustrie beliebt, aber Forscher finden auch immer mehr experimentelle Möglichkeiten, sich seine antimikrobiellen Eigenschaften zunutze zu machen. Der 3D-Druckerhersteller EOS hat im April 2018 eine Partnerschaft mit Boeing geschlossen, um ein eigenes kohlenstofffaserverstärktes PEKK-Material zu entwickeln. Das Polymer ist so konzipiert, dass es die anspruchsvollen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie an UV-Beständigkeit, Flammschutz und Bundesluftfahrtvorschriften erfüllt.
An anderer Stelle demonstrierten Forscher des OPM und der McGill University die antimikrobiellen Eigenschaften des Materials, indem sie 3D-gedruckte PEKK-Implantate herstellten. Die Transplantation von OPM ist in der Lage, osteochondralen Knochen zu reparieren und zeigt Berichten zufolge starke Hinweise auf die Bildung neuer Knochen.
Unterdessen baute ein Team der Northeastern University auf der Verwendung von PEKK-Materialien durch OPM auf und entwickelte 3D-gedruckte orthopädische Anti-Infektionsgeräte. Inspiriert von der natürlich abweisenden Oberfläche von Zikadenflügeln soll das fein abgestimmte „Nanohaar“ des Teams mit branchenüblichen PEEK-Implantaten vergleichbar sein.
