ULTEM

ULTEM™ 9085 ist eine eingetragene Marke von SABIC, die eine spezifische Mischung aus Polyetherimid (PEI) identifiziert – einem Hochleistungs-Thermoplast, der für seine einzigartige Kombination aus Temperaturbeständigkeit, dimensionsstabilität und chemischer Beständigkeit bekannt ist. Das Material wird besonders geschätzt, nicht nur wegen seiner mechanischen und thermischen Eigenschaften, sondern auch aufgrund seiner exzellenten Eigenschaften im 3D-Druckprozess. Diese Produktreihe ist speziell für Anwendungen formuliert, die ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Leistung erfordern, wie in den Bereichen Automotive, Luft- und Raumfahrt, Massentransport (z. B. im Schienenverkehr) und in Anwendungen, die eine Widerstandsfähigkeit gegen hochenergetische Strahlung erfordern. Das Produkt ULTEM™ 9085 zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, auch unter extremen Bedingungen seine Form und funktionellen Eigenschaften zu bewahren, was es ideal für Einsatzumgebungen mit hohen Temperaturen macht.

Vorteile:

Hohe Temperaturbeständigkeit: Die Fähigkeit, bei Temperaturen von bis zu 170 °C zu arbeiten, macht es ideal für extreme Einsatzumgebungen. Diese Eigenschaft wird besonders in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automotive-Bereich geschätzt, wo thermische Schwankungen häufig und intensiv sein können. Die hohe Glasübergangstemperatur und HDT garantieren, dass das Material bei thermischer Belastung nicht verformt.

Beständigkeit gegenüber chemischen Stoffen: Das Material ist sehr beständig gegenüber organischen Lösungsmitteln, Ölen, Säuren und Basen, wodurch es sich besonders für industrielle Anwendungen eignet, in denen Komponenten aggressiven chemischen Bedingungen ausgesetzt sein können. Diese Eigenschaft ermöglicht einen breiten Einsatz in chemisch aktiven Umgebungen, wie beispielsweise in der Prozessindustrie und in Automobilanwendungen.

Flammhemmende Eigenschaften: Die UL94-V0-Klassifizierung bestätigt, dass Ultem hervorragende Feuerbeständigkeitseigenschaften besitzt. Dies ist ein wesentlicher Aspekt in vielen Anwendungen, in denen Brandschutz von zentraler Bedeutung ist, zum Beispiel im öffentlichen Verkehr, in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in anderen Sektoren, die strengen Vorschriften unterliegen.

Gutes Kraft-Gewicht-Verhältnis: Trotz seiner Robustheit zeichnet es sich durch ein geringes spezifisches Gewicht (Dichte von etwa 1,28 g/cm³) aus, was es besonders wettbewerbsfähig macht, wenn es darum geht, das Gewicht zu minimieren, ohne die strukturelle Festigkeit zu opfern.

Qualität und Präzision im 3D-Druck: Im Kontext des 3D-Drucks, vor allem bei den für Hochleistungsprozesse vorgesehenen Filamenten, besticht es durch extrem präzise Abmessungen, eine gleichmäßige Rundheit des Durchmessers und eine perfekte Haftung zwischen den Schichten während des Druckprozesses. Diese Eigenschaften verbessern die Qualität des Endprodukts und ermöglichen die Herstellung von Komponenten mit komplexen Geometrien und engen Toleranzen.

Nachteile:

Hohe Kosten: Einer der Hauptnachteile ist der Preis. ULTEM™ 9085 ist aufgrund seiner fortschrittlichen Eigenschaften und der Qualität der verwendeten Rohmaterialien deutlich teurer als viele andere thermoplastische Polymere. Dieser Aspekt kann seinen Einsatz in budgetkritischen Anwendungen oder in der Massenproduktion, wo der Preis ein wesentlicher Faktor ist, einschränken.

Begrenzte Farbauswahl: Derzeit sind die Farboptionen des Materials recht eingeschränkt, was die Möglichkeit ästhetischer Anpassungen reduziert. Für Anwendungen, bei denen das visuelle Erscheinungsbild oder die Markenaufmachung eine wichtige Rolle spielt, könnte diese Einschränkung ein Nachteil sein.

Begrenzte Break-Away-Supports: Die Verwendung von abtrennbaren Supports im 3D-Druck mit Ultem kann problematisch sein, da die Entfernung der Supports weniger einfach erfolgt als bei anderen Materialien. Dies könnte die Oberflächenqualität beeinträchtigen und zusätzliche Nachbearbeitungsschritte erforderlich machen.

Anwendungen und Einsatzbereiche

Die breite Palette der Eigenschaften von ULTEM™ 9085 macht es zu einem hervorragenden Kandidaten für zahlreiche Anwendungen, die von industriellen Bereichen bis hin zu High-Tech-Sektoren reichen. Zu den wichtigsten Anwendungen zählen:

Automobilsektor: Sein Einsatz in Fahrzeugkomponenten, wie etwa Paneelen, Motorteilen und Fahrzeuginterieurs, wird durch seine thermische und korrosionsbeständige Natur unterstützt. Die dimensionsstabile Eigenschaft und die Fähigkeit, in Hochtemperaturumgebungen zu arbeiten, machen es zu einem idealen Material für kritische Komponenten in modernen Fahrzeugen.

Luft- und Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrt, wo geringes Gewicht und mechanische Festigkeit wesentliche Anforderungen sind, wird Ultem in strukturellen Komponenten, Kabineninterieurs und anderen Elementen verwendet, die unter extremen Bedingungen arbeiten müssen. Zulassungen gemäß Normen wie FAR25.853 und OSU55/55 bieten zusätzlichen Nachweis seiner Eignung in diesem Sektor.

Transport und Schienenverkehr: Seine Anwendbarkeit im Bereich des Massentransports wird auch durch EN45545-Zulassungen für den Einsatz im Schienenverkehr bestätigt. In diesem Bereich wird das Material zur Herstellung von Komponenten verwendet, die im Brandfall hohe Sicherheit gewährleisten und über lange Zeiträume ihre mechanischen und thermischen Eigenschaften beibehalten müssen.

Vergleich mit anderen Hochleistungsmaterialien: der Fall PEEK

Ein interessanter und häufiger Vergleich im Bereich der Hochleistungspolymere betrifft ULTEM™ 9085 und PEEK (Polyetheretherketon). Beide Materialien bieten exzellente thermische und mechanische Eigenschaften, weisen jedoch wesentliche Unterschiede auf:

Thermische und operative Beständigkeit: Während ULTEM™ 9085 kontinuierliche Temperaturen von bis zu 170 °C standhält, kann PEEK typischerweise auch bei noch höheren Temperaturen betrieben werden, indem es in bestimmten Fällen Temperaturen von bis zu 250–300 °C erreicht. Dieser Unterschied macht PEEK für Anwendungen, die extreme Temperaturbeständigkeit erfordern, geeigneter, obwohl dies auch höhere Energie- und Verarbeitungskosten mit sich bringt.

Kosten: Neben seiner technischen Leistungsfähigkeit ist PEEK auch deutlich teurer als ULTEM™ 9085. Der hohe Preis von PEEK beschränkt seinen Einsatz auf Nischenanwendungen, in denen thermische und mechanische Performance unabdingbar sind, während Ultem in einer etwas zugänglicheren Preisklasse liegt und dennoch hervorragende Leistungen bietet.

Verarbeitbarkeit: Ultem ist bekannt für seine überlegene Verarbeitbarkeit, insbesondere im 3D-Druck. Seine Eigenschaften, hochpräzise Filamente zu bilden, die gute Haftung zwischen den Schichten und das optimale Fließverhalten während des Extrusionsprozesses machen es ideal für komplexe und schnelle Fertigungsprozesse. Im Gegensatz dazu erfordert PEEK strengere Verarbeitungsbedingungen (sehr hohe Düsentemperaturen und Plattformtemperaturen) und eignet sich weniger für schnelles Prototyping.

Sektorspezifische Anwendungen: Obwohl beide Materialien in fortschrittlichen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt sowie im medizinischen Sektor eingesetzt werden, wird PEEK oft für Anwendungen gewählt, bei denen Sterilisierbarkeit, Biokompatibilität und chemische Beständigkeit in extrem aggressiven Umgebungen vorrangige Kriterien darstellen. ULTEM™ 9085 hingegen wird in Bereichen bevorzugt, in denen ein ausgewogenes Verhältnis von Kosten zu Leistung essenziell ist, und behält so seine starke Wettbewerbsfähigkeit im Automobil-, Transport- und 3D-Druck-Sektor bei.

Strahlungsbeständigkeit: Ein weiterer technischer Aspekt ist die Beständigkeit gegenüber hochenergetischer Strahlung. Beide Materialien bieten in diesem Bereich gute Leistungen, aber die spezifische Formulierung von Ultem gewährleistet einen zusätzlichen Schutz unter Bedingungen, bei denen Strahlungsdegradation ansonsten die Funktionalität der Komponente beeinträchtigen könnte. Dies macht Ultem besonders geeignet für Anwendungen in Sektoren mit hoher Strahlenbelastung, wie etwa in gewissen Bereichen der Luft- und Raumfahrt.

Fazit

ULTEM™ 9085 stellt eine herausragende Lösung im Bereich der Hochleistungs-Thermoplaste dar. Seine überlegenen mechanischen und thermischen Eigenschaften machen es zu einem idealen Kandidaten für zahlreiche industrielle Anwendungen, von der Herstellung von Automobil- und Luftfahrtkomponenten bis hin zu Anwendungen in fortschrittlichen 3D-Drucktechnologien. Das Material besticht durch seine dimensionsstabile Beschaffenheit, seine hohe Beständigkeit gegen chemische Stoffe und seine bemerkenswerte Fähigkeit, in extremen Umgebungen zu arbeiten – Eigenschaften, die es als Maßstab im Bereich technischer Polymere etablieren.

Der Vergleich mit anderen Hochleistungsmaterialien, wie PEEK, zeigt, dass ULTEM™ 9085 ein interessantes Gleichgewicht zwischen technischer Leistung und Kosten bietet. Obwohl PEEK in Bezug auf Temperaturbeständigkeit und Kompatibilität mit extremen Umgebungen überragende Leistungen zeigt, machen seine hohen Kosten und die aufwendigere Verarbeitung es weniger geeignet für Anwendungen, bei denen das Budget eine kritische Rolle spielt. In diesem Zusammenhang präsentiert sich Ultem als eine valide Alternative, insbesondere in Anwendungen, in denen Verarbeitbarkeit, Kompatibilität mit dem 3D-Druck und ein gutes Kosten-Leistungs-Verhältnis entscheidend sind.

Zu den Hauptvorteilen gehört auch seine inhärente flammhemmende Eigenschaft, die für eine erhöhte Betriebssicherheit in regulierten Bereichen sorgt, in denen Brandschutz oberste Priorität hat. Allerdings bleiben Aspekte wie die hohen Kosten und die begrenzten Möglichkeiten der ästhetischen Individualisierung (Farbe, Break-Away-Supports) kritische Punkte, die die endgültige Entscheidung des Designers oder Ingenieurs bei der Materialauswahl beeinflussen können.

Abschließend lässt sich sagen, dass ULTEM™ 9085 als ein äußerst vielseitiges und leistungsstarkes Material gilt, das den Anforderungen von Sektoren gerecht wird, in denen die Kombination aus Festigkeit, thermischer Stabilität und Verarbeitbarkeit unerlässlich ist. Seine zunehmende Verbreitung, insbesondere im 3D-Druck für industrielle Anwendungen, zeugt vom Vertrauen des Marktes in seine Eigenschaften und seine Fähigkeit, auch unter extremen Bedingungen leistungsfähig zu bleiben.