PEEK filament alternatief voor metaal in auto-industrie?
Is PEEK filament een materiaal waarmee de automobielindustrie de CO2 uitstoot van auto’s kan verminderen, doordat de gewichtsbesparing kan oplopen tot 70%? Kan deze kunststof metalen componenten onder de motorkap vervangen? En kan PEEK de toepassing van 3D printen in deze sector een duwtje in de rug geven?
Indmatec vergelijkt in test 3D geprint peek filament met andere productietechnieken
De auto-industrie wil materialen die niet alleen duurzaam zijn, maar ook betrouwbaar, temperatuursbestendig, chemisch resistent en slijtvast. Daarom vind je onder de motorkap veel componenten van uiteenlopende metalen. Want metalen beschikken over al deze eigenschappen. Hun enige nadeel vergeleken met kunststoffen is het gewicht. En laat nu juist dat aan belang hebben gewonnen door de noodzaak om de uitstoot van CO2 te reduceren.
1-2% brandstofbesparing dankzij 3D printen
De Duitse startup Indmatec heeft als een van de eersten een 3D printer ontwikkeld waarmee PEEK filament geprint kan worden. Indmatec denkt dat met PEEK als vervanger van metaal het gewicht van veel auto-onderdelen tot wel 70% kan worden verminderd. Dat scheelt 1 tot 2% brandstof, aldus de engineers van Indmatec. Ook de slijtage van PEEK componenten is geringer dan van metalen onderdelen. Zo’n 25 tot 75% schat men bij Indmatec. Verder reduceren de kunststof componenten het geluid en is PEEK in tegenstelling tot metaal minder gevoelig voor onvoldoende smeermiddel onder de motorkap.
Minder materiaal dan bij frezen
Met de Indmatec 3D printer kan men complexe vormen 3D printen met PEEK filament. Geometrieën die op een andere manier niet te maken zijn. Een ander voordeel waar Indmatec op wijst is dat het 3D printen minder materiaal vergt dan wanneer je de onderdelen uit een vol blok PEEK gaat frezen. De materiaalkosten van een 3D geprint onderdeel kunnen daardoor aanzienlijk lager uitvallen dan bij een andere productietechniek.
3D geprinte afsluiting functioneert in de motor
Toepassingen buiten serieproductie reëel
Het nadeel is tot nog toe dat serieproductie lastig blijft voor 3D printen, zeker voor een filament printer. Maar, zo zegt Indmatec, in de ontwikkeling, voor prototypes en voor kleine series is de 3D printtechnologie inmiddels voldoende ontwikkeld. Indmatec heeft al onderdelen voor de aandrijflijn geprint met PEEK. Dat heeft men gedaan op een Indmatec HPP 155. Het gaat onder andere om een tandwiel en een afsluitring. De afsluitring is langer bestand tegen de invloed van de vloeistoffen in de auto, terwijl het 3D geprinte PEEK tandwiel slijtvast blijkt te zijn.
Hogere treksterkte dan gesinterd materiaal
In een treksterktetest heeft de 3D printerfabrikant het 3D geprinte materiaal van Indmatec vergeleken met PEEK afkomstig uit een lasersinter printer en PEEK vervaardigd met PIM (powder injection moulding). Deze laatste technologie levert de sterkste onderdelen op: 98 Mpa in de X en Y richting (total strain 45%) . Bij Indmatec FFF 3D printen (filament) bedraagt de treksterkte 91,5 % (total strain 19,5%) In de Z-richting is de treksterkte 30% lager, een typisch verschijnsel bij 3D printen omdat de onderdelen laagsgewijs worden opgebouwd. Bij 3D printen op basis van lasersinter technologie (poederbed) komt de treksterkte in X en Y richting niet hoger dan 83 Mpa (totale strain 2,5%).
Andere structuren
De engineers van Indmatec denken dat ze door een honingraatstructuur in het onderdeel te printen, zowel het gewicht kunnen reduceren als de sterkte kunnen verhogen. Dergelijke structuren zijn met spuitgieten niet maakbaar, net zo min als in een metalen variant. Door een honingraat structuur toe te passen, wordt het gewicht gereduceerd terwijl de sterkte volgens Indmatec vergelijkbaar is met die van een component gefreesd uit een vol blok PEEK. De Duitse printerfabrikant denkt daarom dat de filamentprinter voor PEEK inmiddels een alternatief biedt voor de productie van heel wat onderdelen die momenteel uit metaal worden gemaakt.
Indmatec neemt in november deel aan Formnext in Frankfurt (stand 3.1 B40C)
