PA-FR - gib Flammen keine Chance

PA-FR 3D-Druck Material Details

Was sind die Eigenschaften von PA-FR und wofür wird es eingesetzt

PA-FR ist ein PA-Material, welches speziell für den Einsatz in Bereichen entwickelt wurde in dem eine hohe Flammhemmung benötigt wird. FR Steht für „flame retardand“, was schwer entflammbar bedeutet.

Zulassungen
PA-FR erfüllt die höchste Norm der UL95-V0 und ist nach FAR 25.853 geprüft und somit für den Einsatz in der Elektronik, Elektrik und der Luftfahrt zugelassen. Alle anderen Eigenschaften entsprechen denen von PA12.

Dünne Wände
Der Kunststoff zeichnet sich durch hohe Formstabilität, extreme Zähigkeit und eine sehr gute Federwirkung aus. Auch extradünne Wandstärken (unter 0.5 mm) können mit dem Lasersinterverfahren gefertigt werden, was beispielsweise für Filmscharniere von Vorteil ist.

Klicken und Schnappen
Mit PA-FR sind Bauteile mit Klick- und Schnappanwendungen möglich. Besonders in der Klein- und Mittelserienproduktion findet PA-FR häufig Anwendung da durch die Herstellungsart im Pulverbett hohe Einsparungen bei Stückzahlen erreicht werden können. Aber auch bei Prototypen und Designmustern kann PA-FR durch seine hohe Präzision, Stabilität und Seriennahe Qualität punkten.

Nachbearbeitung
PA-FR Bauteile weisen Endnutzerqualität auf und können auf viele verschiedene Arten veredelt und weiterverarbeitet werden. Auch mechanische Nacharbeiten, wie Gewindeschneiden und Fräsen sind möglich.

Veredelung und Weiterverarbeitung
Teile aus PA-FR werden im Lasersinter-Verfahren hergestellt. Mit Lasersinter-Maschinen gedruckte Bauteile sind von gleicher Qualität, wie Spritzgussteile oder gefräste Kunststoffteile. Sie weisen Endnutzerqualität auf und können auf viele verschiedene Arten veredelt und weiterverarbeitet werden. Auch mechanische Nacharbeit, wie Gewindeschneiden und Fräsen, sind möglich. Zudem ist das Material dauerhaft haltbar.

Designfreiheit
PA-FR wird gerne in der Industrie für Bauteile benötigt, welche für lange Zeit dauerhafter Belastung ausgesetzt sind.  Auch für Konsumgüter wird das Material gerne eingesetzt. Weil das Lasersinter-Verfahren kein Stützmaterial benötigt, erlaubt das Verfahren grosse Designfreiheit und Komplexität der Alumide-Druckteile, ohne Nacharbeit und bei tiefen Kosten.

Kostengünstige Komplexität
Aufgrund der Herstellungsart spielt die Komplexität des Bauteils keine Rolle. Ein einfacher Block kostet fast gleich viel wie ein funktionierendes Motorenmodell. Ganze Baugruppen mit integrierten Funktionen und beweglichen Teilen können in einem Drucklauf fertig entstehen.

Tauchfärbung
Durch Tauchfärbung werden die Bauteile zudem eingefärbt und können wasserdicht gemacht werden.

Lieferzeiten für den 3D Druck Service
Nach Absprache

Vorgaben für PA-FR 3D-Druck

Mindestwandstärke: 0.8 mm
Kleinstes Detail: 0.3 mm
Maximale Druckgrösse: 700 x 380 x 560 mm
Genauigkeit: DIN ISO 2768-mk

Schnelldruck mit PA-FR 3D-Druck

Leider bieten wir bei PA-FR kein Priority- oder Expressdruck an

Vor- und Nachteile von PA-FR 3D-Druck

  • Flammhemmend (Brandschutzklasse V0)
  • Dauerverwendbar
  • Extrem zäh und abriebfest
  • Sehr hohe Bauteilqualität
  • Hohe Wiederholbarkeit (±0.05 mm)
  • Absolute Designfreiheit ohne Stützmaterial
  • Mechanisch belastbar
  • Viele Nachbearbeitungen möglich
  • Lebensmittelecht und biokompatibel
  • Seriengeeignet
  • Nicht lebensmittelecht
  • Hohe Wasseraufnahme*
  • Verzug bei sehr grossen Bauteilen
  • Im Rohzustand leicht zu verschmutzen*
  • Leicht körnige Oberfläche (Rz 30 – Rz 50)*
  • Vergilbung der reinweissen Models über Zeit*

* durch Tauchfärbung kann dieser Nachteil verhindert / umgangen werden

Anwendungsbeispiele für PA-FR 3D-Druck

  • Isolierende Komponenten mit Flammschutz
  • Gehäuse für Elektronik und Elektrik
  • Luft- und Raumfahrtanwendungen
  • Strukturelle Bauteile und Schnappanwendungen

Beispiel-Bauteile PA-FR 3D-Druck

Was ist das SLS Verfahren im 3D-Druck?

SLS Selective LAser SIntering Lasersintern Technologie aufnahme im Bauraum wärend des sinterns Erklärung Verfahren Prozess

Selective Laser Sintering, abgekürzt SLS, bedeutet frei übersetzt, teilweises Laserverschmelzen. «Teilweise» bedeutet, dass lediglich derjenige ausgewählte Teil des verwendeten Materials geschmolzen wird, welcher zum Bauteil gehört. Der Rest des Pulvers bleibt unberührt.

Teile aus Pulver schmelzen

Das zum 3D-Druck verwendete Grundmaterial beim SLS ist ein feinkörniges, staubähnliches Pulver (Korngrösse ca. 35 – 50 µm). Im Gegenzug zu anderen 3D-Druck-Verfahren wird das Material nicht gezielt, sondern in der gesamten Fläche des verfügbaren Bauraums aufgetragen und an den Stellen miteinander verschmolzen, an welchen das Bauteil entstehen soll. Das restliche Pulver bleibt liegen und kann für darüberliegende Schichten als Stützmaterial genutzt werden. Das SLS Verfahren bietet die grösste Designfreiheit allen additiven Fertigungsverfahren. Am Ende kann man das fertig gedruckte Bauteil aus dem Restpulver herausholen oder fast schon «ausgraben». Die Pulverreste werden aufbereitet und für den nächsten Druckauftrag zurück in die Maschine gegeben.

Wie funktioniert das SLS Verfahren im 3D-Druck?

Ablauf SLS Laser Sintern Verfahren 3D Druck Grafik erklärt

Effiziente Bauraumnutzung durch Packing und Nesting

Der Druckvorgang im 3D-Druck SLS Verfahren dauert auf den ersten Blick relativ lange. Betrachtet man die Druckdauer pro Bauteil, ist SLS hingegen eines der schnellsten additiven Fertigungsverfahren für Serienbauteile. In einem typischen SLS Druckbereich haben Hunderte von Bauteilen gleichzeitig Platz. Den Bauraum können wir sehr effizient ausnutzen. Weil das lose Pulver zwischen den Bauteilen als Stützmaterial dient, können die Objekte auch übereinander gedruckt werden. In einer 3D-Pack-Software werden die Bauteile geladen, positioniert, orientiert und gepackt. Im Bauraum lieben sie dadurch eng aneinander und dreidimensional verschachtelt, um den Druckvorgang möglichst effizient zu gestalten. In der Fachsprache spricht man dabei vom «Nesting». Die Software simuliert einen Schütteleffekt, sodass die Teile den kleinstmöglichen Druckraum optimal ausfüllen, ohne sich dabei zu berühren.

Slicing und 3D-Drucken

Die Datei der positionierten Bauteile wird nun weiter in eine «Slicing Software» geladen. Die Software zerlegt das Bauteil in Schichten von 0.1 mm und erzeugt zudem den Maschinen-Code. Die Software errechnet den Weg des Lasers und berücksichtigt dabei auch die bekannte Schrumpfung bei der Abkühlung des Bauteils nach dem Druck. Das Bauteil fällt im Code entsprechend etwas grösser aus, damit es nach dem Abkühlen die richtige Grösse hat.

Nachdem die Maschine den Code eingelesen hat, füllt sich der Vorratsbehälter mit dem Materialpulver.  Davon trägt ein Schieber oder Roller eine 0.1 mm dicke Schicht auf und streicht sie glatt. Danach heizt der Druckraum sich auf einen Wert knapp unter die Schmelztemperatur des Pulvers auf. Anschliessend feuert der Laser von oben auf das Druckbett und «zeichnet» die Formen in das Pulver. Da der Raum vorgeheizt ist, muss die Energie des Lasers nur noch die letzten Grad Hitze einbringen, damit das Pulver präzise an den richtigen Stellen schmilzt. Damit das Material nicht oxidiert, geschieht der Druck unter Schutzatmosphäre (meist Stickstoff N2).

Keine Stützkonstruktion nötig bei SLS 3D-Druck

Da der Laser nach 0.1 mm Materialtiefe noch nicht die ganze Energie verbraucht hat, schmilzt er die letzte Schicht wieder leicht auf. So schmelzen die beiden Schichten fest zusammen. Schmilzt eine Schicht, unter welcher sich keine weitere Schicht mehr befindet, liegt sie auf losem Pulver auf, welches das Gewicht der Schicht tragen kann. Dadurch kann man in der SLS 3D-Druck Technologie vollständig auf Stützmaterialien verzichten, was den 3D-Druck komplexer Geometrien ermöglicht, und zwar ohne Qualitätsverlust

Auskühlen und Reinigen

Bei Schrägen am Bauteil entsteht, wie bei jedem additiven Fertigungsverfahren, ein Treppenmuster. Im SLS 3D-Druck Verfahren ist das Muster weniger sichtbar. Wenn alle Schichten gefertigt sind, sind die fertigen Teile inklusive des restlichen Pulvers im Druckbett der Maschine. Im Pulver «vergraben», kühlen die Teile langsam auf Raumtemperatur aus, um den Verzug durch Schrumpfung zu verhindern. Nachdem der gesamte Druckbereich abgekühlt ist, werden die Bauteile aus dem Pulver ausgegraben und das nicht verschmolzene Pulver wird für den nächsten Druck aufbereitet. Die Bauteile werden danach in einem Glasperlenstrahler (eine Kabine mit Glasperlen) gestrahlt und so vom Restpulver gesäubert. Das Bauteil ist fertig.

Verfügbare Farben

  • Weiss
  • Schwarz

Verfügbare Nachbearbeitungen

Lackieren

 

Fast alle Materialien lassen sich lackieren. Dabei bieten wir verschiedene Finishing-Stufen an:

  • Spray Paint
    Farbe direkt auf dem Bauteil ohne Vorbehandlung. Baustufen weiterhin sichtbar
  • Grundiert
    Geschliffen und gespachtelt, glatte Oberfläche mit Grundierung zum Lackieren
  • High Gloss (Industriequalität)
    glatte Hochglanzoberfläche, spiegelnd
  • Mattlack (Industriequalität)
    glatte Mattlackoberfläche
  • Softtouch
    Besonders weiches Gefühl in der Haptik, Bauteil glatt und ohne Baustufen, matt und lichtschluckend
  • Abschirmlack (EMV)
    elektromagnetisch abschirmender Lack, Baustufen nicht sichtbar, glatt
  • Strukturlackierung
    Lack mit eingebrachter Oberflächenstruktur z.B. Hammerlack, Baustufen nicht sichtbar

Ob sich ein Bauteil zur Lackierung eignet, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Wir können auch hochkomplexe Modelle und organische Formen lackieren. Für die hochqualitative Lackierungen müssen die Bauteile vorher geschliffen werden. Das heisst, das Bauteil muss von Hand schleifbar sein.

Tipp: Alle Öffnungen, in die man nicht mindestens einen Daumen hineinbekommt, können wir nicht schleifen und nicht lackieren.

Gerade bei 3D Druck Bauteilen ist die Vorbereitung der Oberfläche für die Lackierung besonders wichtig. Die stark sichtbaren Stufen müssen für Hochglanzlackierungen und andere glatte «finishes» zuerst geschliffen, dann mit Spachtelmasse und Flüssigfüller geglättet und zuletzt mit mehreren Farbschichten auf die Endoberfläche und Farbe veredelt werden. Bei Hochglanzlackierungen wird am Ende eine Klarlackschicht aufgetragen und poliert. Um eine abriebfeste und dauerhafte Lackierung zu gewährleisten, ist die Bindung der Lackschichten an das Material ausschlaggebend.

Softtouch LAckiertes Bauteil Lackierung 3D Druck additive Fertigung Service

Fügen und Kleben

 

Modelle, die für unsere Baugrössen zu gross sind, fügen und kleben wir für Sie gerne zusammen. Das Bauteil wird dazu puzzleartig geschnitten und mit Zweikomponenten-Kleber dauerhaft und zuverlässig zusammengeklebt. Grosse Bauteile oder montierte Baugruppen können auf diese Weise mit kleinem Aufwand hergestellt werden.
Die Klebestellen bleiben dabei deutlich sichtbar. Wir empfehlen daher, falls die Optik eine Rolle spielt, dies mit einer Lackierung zu kombinieren um die Klebestellen zu überdecken.

Polieren (Gleitschleifen)

 

Das Bauteil wird in eine Trommel mit kleinen Steinen gegeben, diese verdichten die Oberfläche durch die Vibration der Trommel, bis das Bauteil glatt ist. Die Oberfläche bleibt dabei optisch bis zu einem gewissen Grad erhalten (granular bei SLS, Baustufen bei FDM), fühlt sich aber glatt an.

Was bei polierten Modellen zu beachten ist:

  • Bauteile benötigen ein Mindestabmass von 9 x 9 x 9 mm
  • Nur Aussenseite des Models kann poliert werden
  • Polieren (Gleitschleifen) trägt ca. 0,1 mm des Materials vom Bauteil ab, was bei der Auslegung des Bauteils beachtet werden sollte
  • Kanten runden durch diese Art der Politur leicht ab
  • Kleine Details können bei der Politur verschwinden
  • Dieser benötigt zwei extra Werktage zur angezeigten Lieferzeit
  • Nach dem Polieren werden weisse Teile etwas dunkler

Mechanische Nachbearbeitung

 

Das Material ist das richtige aber die Toleranzen reichen nicht? Benötigen Sie eingeschnittene Gewinde oder eingesetzte Gewindebuchsen? Wir bearbeiten Ihr Bauteil mechanisch auf Fertigmass und fügen für Sie Gewindebuchsen und Einsätze nach Ihren Vorgaben ein. Die mechanische Nacharbeit kann nicht automatisiert berechnet werden.

Richten Sie Ihre Preisanfrage via Kontaktformular an uns.

Glätten (Verdichtungsstrahlen)

 

Verdichtungsstrahlen wird meist in Kombination mit einer Färbung gemacht. Hierbei wird die oberste Schicht des Materials mit Keramikpartikeln beschossen. Diese verdichten die Oberfläche, was diese härter und abriebfester macht. Zudem werden die Bauteile fühlbar glatter, die meisten Baustufen verschwinden und das Bauteil bekommt einen gleichmässigen, leichten Glanz.

Da die Keramikpartikel aus allen Richtungen auf die Oberfläche treffen, können sehr scharfe Kanten leicht verrunden.

Politur, Verdichtungsstrahlen glätten von SLS PA12 Bauteilen im 3D Druck

Allgemeine Eigenschaften

Flammhemmend nach UL94-V0

Eigenschaft Testmethode Wert
Dichte 1.06 g/cm³

Mechanische Eigenschaften des gedruckten Models

Eigenschaft Testmethode Wert
Zugmodul (X-Y) ISO 527 2500 MPa
Zugmodul (Z) ISO 527 2300 MPa
Zugfestigkeit (X-Y) ISO 527 46 MPa
Zugfestigkeit (Z) ISO 527 41 MPa
Bruchdehnung (X-Y) ISO 527 4 %
Bruchdehnung (Z) ISO 527 3 %
Dehnung bei Zugfestigkeit (X-Y) ISO 527 4 %
Dehnung bei Zugfestigkeit (Z) ISO 527 3 %
Biegefestigkeit (X-Y) ISO 178 65 MPa
Biegemodul (23°C, X) ISO 178 2300 MPa

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft Testmethode Wert
Schmelztemperatur ISO 11357-1/-3 185 °C
Brennbarkeit Prüfung bestanden, 12s Entzündungszeit CS25 / JAR / FAR 25 § 25-853 1.7 mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, 12s Entzündungszeit CS25 / JAR / FAR 25 § 25-853 2.0 mm
Rauchgasdichte Prüfung bestanden ABD 0031 (Issue:F), method: AITM 2.0007 1.7 mm
Rauchgasdichte Prüfung bestanden ABD 0031 (Issue:F), method: AITM 2.0007 2.0 mm
Toxizität Prüfung bestanden ABD 0031 (Issue:F), method: AITM 3.0005 1.7 mm
Toxizität Prüfung bestanden ABD 0031 (Issue:F), method: AITM 3.0005 2.0 mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, HB UL 94 1.1mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, HB UL 94 1.2mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, HB UL 94 1.3mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, HB UL 94 1.4mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, HB UL 94 3.0mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, V-0 UL 94 2.0 mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, V-0 UL 94 2.4 mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, V-0 UL 94 3.2 mm
Brennbarkeit Prüfung bestanden, V-0 UL 94 4.0 mm