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Evonik

40 Jahre PEBA – jetzt auch zum 3D-Druck von Medizinprodukten

| Redakteur: Peter Reinhardt

Im Jahr 1979 hat Evonik das thermoplastische Elastomer Polyetherblockamid (PEBA) auf den Markt gebracht. Zum 40. Geburtstag gibt es nun PEBA-Pulver für den 3D-Druck.

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Evonik hat als weltweit erstes Unternehmen ein flexibles Kunststoffmaterial auf Basis von PEBA (Polyetherblockamid) für den 3D-Druck entwickelt. Das neue Hochleistungspulver überzeugt durch hohe Elastizität und Festigkeit und kann in unterschiedlichen pulverbasierten 3D-Druck-Verfahren eingesetzt werden.
Evonik hat als weltweit erstes Unternehmen ein flexibles Kunststoffmaterial auf Basis von PEBA (Polyetherblockamid) für den 3D-Druck entwickelt. Das neue Hochleistungspulver überzeugt durch hohe Elastizität und Festigkeit und kann in unterschiedlichen pulverbasierten 3D-Druck-Verfahren eingesetzt werden.
(Bild: Evonik)
  • Rohstoff für pulverbasierten 3D-Druck
  • Große Gestaltungsfreiheit bei unbeeinträchtigter Biokompatibilität
  • Filigrane Geometrien für minimal invasive Geräte und passgenaue Verbindungselemente

Digitalisierung, Automatisierung und Industrie 4.0 sind die aktuellen Schlagworte, mit denen sich die Wirtschaft massiv auseinandersetzt. In dieser Wortwolke wird oft der 3D-Druck als „Game Changer“ der industriellen Fertigung genannt. Dabei fasziniert speziell die werkzeuglose Herstellung von Hightech-Medizinprodukten schon seit Jahren gleichermaßen Laien wie Experten. Passend zum 40. Geburtstag hat das Spezialchemieunternehmen Evonik das weltweit erste flexible Kunststoffmaterial auf Basis von PEBA (Polyetherblockamid) für den 3D-Druck entwickelt. Das neue Hochleistungspulver kommt mit hoher Elastizität und Festigkeit daher und kann in unterschiedlichen pulverbasierten 3D-Druck-Verfahren eingesetzt werden.

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Flexible Kunststoffe für neue 3D-Druck-Märkte

„Flexible Kunststoffmaterialien erweitern die Möglichkeiten der additiven Fertigung maßgeblich, indem sie uns neue anspruchsvolle Anwendungen in attraktiven Märkten realisieren lassen“, bewertet Fabian Stöver den Einfluss des Materials auf die Produkte. Stöver ist Senior Product Manager Polymer bei EOS, einem der weltweit führenden Anbieter von High-End-Lösungen zur additiven Fertigung.

Innovatives Material für individuelle Lösungen

Zurück zum PEBA-Pulver. 3D-gedruckte Bauteile aus dem neuen Material weisen eine hohe Flexibilität, sehr gute Chemikalien- und hohe Dauergebrauchsbeständigkeit über ein breites Temperaturfenster von -40 bis 90 °C auf. Das Pulver eignet sich damit hervorragend für funktionelle 3D-Hightech-Kunststoffteile – für Prototypen als auch für Serienprodukte – und kann in unterschiedlichen pulverbasierten 3D-Druck-Technologien wie Selektives Lasersintern (SLS), Highspeed-Sintern (HSS) oder Binder Jetting eingesetzt werden.

Evonik feiert 40 Jahre PEBA

Das alles begann im Jahr 1979. Seinerzeit hat Evonik von seinem weltweit größten Produktionsstandort im Chemiepark Marl aus das thermoplastische Elastomer Polyetherblockamid unter dem Markennamen Vestamid E auf den Markt gebracht. Dass das Material vier Jahrzehnte später in Pulverform für die additive Fertigung eingesetzt würde, konnte seinerzeit kaum jemand erahnen. Damals wie heute überzeugte der Hochleistungskunststoff mit seiner Kälteschlagzähigkeit und Chemikalienbeständigkeit sowie mit hoher Elastizität und gutem Rückstellverhalten. Er lässt sich leicht verarbeiten, einfärben oder überspritzen. Der thermoplastische Werkstoff bot damit von Anfang an eine besondere Balance der Eigenschaften für nahezu grenzenlose Designs. Neben ersten Anwendungsfeldern in der Sportindustrie fand der thermoplastische Werkstoff schnell auch in der Automobilindustrie Verwendung.

Neue PA 12-Elastomere für die Medizintechnik

Flexible Kunststoffe, die zudem hohen Qualitätsstandards entsprechen, wurden und werden natürlich auch in anspruchsvollen Anwendungen in der Medizintechnik eingesetzt. Experten von Evonik haben im Laufe der Jahre flexible Polyamid-12-Elastomere mit einer breiten Auswahl an Härtegraden für dieses Segment entwickelt und optimiert. Schnell hatte sich das Produkt namens Vestamid Care ME Anerkennung in der Branche verdient.

Die Auswahl des richtigen Materials ist in der Medizintechnik entscheidend: Die Materialien müssen höchsten Qualitätsansprüchen genügen, beständig gegen aggressive Chemikalien und Pharmazeutika sein und auch nach einer Sterilisation hohen Anforderungen zum Beispiel an die mechanischen Eigenschaften genügen. Nicht zuletzt müssen sich Hochleistungsmaterialien für den medizinischen Einsatz ausgezeichnet verarbeiten lassen, um etwa filigrane Geometrien für minimal-invasive Geräte oder passgenaue Verbindungselemente herzustellen.

Buchtipp 1:„Additive Fertigung“ In dem neuen Grundlagenwerk „Additive Fertigung“ erläutern bekannte Experten der ETH Zürich die zahlreichen Möglichkeiten der industriellen Entwicklung und Konstruktion additiv gefertigter Serien- und Endkundenteile. Neben erfolgreichen Produktbeispielen aus der Industrie werden neue Methoden und Vorgehensweisen vorgestellt, die dem Leser als praxisnaher Leitfaden dienen. „Additive Fertigung“ kann hier versandkostenfrei oder als E-Book bestellt werden.

So werden verschiedene Typen von Vestamid Care ME aufgrund ihrer hohen Flexibilität und guten Verarbeitbarkeit seit Jahren in verschiedenen Teilen von Kanülen eingesetzt – vom flexiblen Distalende mit niedrigem Modul, um ein nicht-traumatisches Einsetzen zu ermöglichen, bis zum proximalen Ende, wo ein hoher Modul zur Übertragung von Kraft und Drehmoment notwendig ist.

Haftet ohne Kleber oder andere Kompatibilisatoren

Die ursprünglichen Kunststofftypen Vestamid Care ME wurden daraufhin zur Reihe Care ME-B weiterentwickelt, die den Herstellungsprozess von mehrschichtigen Kanülen aus EFEP und PEBA verbesserte und vereinfachte. Kanülen aus diesem Material profitieren von der Flexibilität und mechanischen Belastbarkeit des PEBA kombiniert mit den guten Gleiteigenschaften des EFEP. Auch die Polyetherblockamide der Reihe Vestamid Care ME-B decken einen breiten Bereich von Flexibilität und Härte ab. Sie wurden speziell entwickelt, um ohne Kleber oder andere Kompatibilisatoren gut an Neoflon EFEP RP-5000 von Daikin zu haften. Die chemische Natur beider Materialien führt bei der Coextrusion zu kovalenten Bindungen an der Grenzschicht zwischen den beiden Werkstoffen. Ein entscheidender Schritt für Entwickler von Medizinprodukten. Denn die Kombination von modifiziertem PEBA und EFEP bietet mehr Gestaltungsfreiheit bei unbeeinträchtigter Biokompatibilität, da keine Klebschichten oder anderen niedermolekularen Additive eingesetzt werden müssen.

Breite Produktpalette verleitet zum Querdenken

Mit innovativen PEBA-Formmassen sowie Care-Typen für den medizinischen Bereich verfügte Evonik somit schon bald über ein breites Produktportfolio an Polyamid-12-Elastomeren. Damit lassen sich nicht nur neue Kundenprojekte schneller realisieren; die Kunststoffexperten können vielmehr quer über die einzelnen Märkte maßgeschneiderte Lösungen anbieten. Auf dieser Basis fand ein Typ von Vestamid Care ME Einsatz in der optischen Industrie. Am Beispiel einer leichten, bunten und absolut sicheren Kinderbrille zeigte Evonik seine Fachkompetenz in Polymer-Design.

Vestamid Care ME 62 wurde schnell zum Material der Wahl für die Bügelelemente. Der Hochleistungskunststoff ist hart genug, damit die Brille gut sitzt; zugleich fühlt er sich auf der Haut angenehm an. Das Material ermöglicht eine metallfreie Verbindung von Brillenrahmen und Brillenbügel sowie kindergerechte Bügel-Designs, die im Handumdrehen ausgewechselt werden können.

Kein Kinderspiel, sondern Kinderbrillen

Eine ausgeklügelte Materialkombination vereint nahezu grenzenlose Designfreiheit mit Kompromisslosigkeit in puncto Sicherheit und Gesundheit. Der Innenrahmen und die Nasenpads der Kinderbrille wurden aus Vestamid Care ME 26 konzipiert, einem Polyetherblockamid, das durch sein geringes Gewicht und seine besonders sanfte Haptik für maximalen Tragekomfort sorgt. „Bei der Materialauswahl sind wir auf einen medizinischen Produkttyp ausgewichen, denn wir wollten mit der Innenseite des Brillenrahmens zusätzlich eine Anti-Verletzungs- und Anti-Rutsch-Funktion realisieren, die gerade bei Kinderbrillen sehr wichtig sind. Darüber hinaus schließt der Einsatz eines medizinisch zugelassenen Produkttypes Hautirritationen beziehungsweise andere allergische Reaktion sensibler Kinderhaut aus“, erklärt dazu Eric Chen, General Manager des chinesischen Brillenherstellers Hwa Mao Optical.

Was kommt zum 50. PEBA-Geburtstag?

Zum 40-jährigen PEBA-Geburtstag kann mit der Einführung des neuen Hochleistungspulvers für den 3D-Druck festgehalten werden: Evonik erfindet das Produkt immer wieder neu, sei es über neue Lieferformen, sei es über einen Quereinstieg in neue Märkte – Mitte der 80er Jahre gab es sogar ein Intermezzo für geräuscharme Zahnräder für Kassettenrekorder. Damit ist PEBA ein wahrer Wandlungskünstler unter den thermoplastischen Werkstoffen. Mit jahrzehntelanger Erfahrung in Polymer-Design und unzähligen erfolgreichen Kundenprojekten forschen die Experten von Evonik weiter, um die Eigenschaftenkombination des flexiblen Hochleistungskunststoffs stets zu erweitern und die Grenzen des Machbaren neu zu definieren. Insofern darf man gespannt sein, was den Materialentwicklern bis zum 50. Geburtstag noch alles einfällt.

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