Additive Fertigung Hochleistungskunststoffe für den industriellen 3D-Druck

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MISSION ADDITIVE

Malping baut das Angebot rund um die additive Fertigung von Hochleistungskunststoffen aus. Im Zentrum stehen Werkstoffe wie PEEK, PPS-GF20, PEKK oder ULTEM 9085, die dort zum Einsatz kommen, wo klassische Kunststoffe an ihre thermischen, chemischen oder mechanischen Grenzen stoßen.

Die Malping GmbH baut ihr Angebot rund um die additive Fertigung von Hochleistungskunststoffen weiter aus. Das Unternehmen kombiniert Filamentdruck (FFF) und Granulatdruck (FGF) mit einer eng angebundenen zerspanenden Nachbearbeitung zu einer durchgängigen Fertigungskette. Im Zentrum stehen Werkstoffe wie PEEK, PPS-GF20, PEKK oder ULTEM 9085, die dort zum Einsatz kommen, wo klassische Kunststoffe an ihre thermischen, chemischen oder mechanischen Grenzen stoßen. Mit dem Ausbau der Granulatdruckkapazitäten und einem erweiterten Materialportfolio adressiert Malping v. a. Kunden aus Maschinenbau, Elektronik, Medizintechnik und Verfahrenstechnik, die funktionskritische Bauteile in kleinen bis mittleren Stückzahlen benötigen.

Königsklasse der technischen Polymere

Hochleistungskunststoffe gelten als Königsklasse der technischen Polymere. PEEK etwa verträgt Dauergebrauchstemperaturen bis 250 Grad Celsius, widersteht aggressiven Medien, ist in speziellen Güten biokompatibel und dabei erheblich leichter als Metall. PPS-GF20, ein glasfaserverstärktes Polyphenylensulfid, verbindet elektrische Isolation mit Flammwidrigkeit nach UL94 V0 und einer Temperaturbeständigkeit bis 220 Grad Celsius. ULTEM 9085 wiederum ist der etablierte Standard für Anwendungen in der Luftfahrt mit entsprechenden Brandschutzanforderungen. Solche Werkstoffe additiv zu verarbeiten, erfordert Drucktemperaturen von teils über 400 Grad Celsius, beheizte Bauräume, konsequentes Trocknungsmanagement und viel Prozesserfahrung. Genau diese Kombination aus Werkstoffwissen und Verfahrenstechnik hat Malping in den vergangenen Jahren zu seinem Kern entwickelt.

Dabei versteht sich das Unternehmen ausdrücklich nicht als reiner Druckdienstleister, sondern als Beratungspartner für die Materialauswahl. Am Anfang jedes Projekts steht die Frage nach dem tatsächlichen Anforderungsprofil: Welche Temperaturen treten dauerhaft auf, welche Medien wirken auf das Bauteil, welche Lasten muss es tragen, welche Toleranzen sind wirklich funktionsrelevant? Erst aus diesen Antworten leitet Malping eine Materialempfehlung ab. Das Ergebnis ist keineswegs immer ein Hochleistungspolymer. Wo ein technischer Thermoplast wie ein faserverstärktes Polyamid oder Polycarbonat die Anforderungen sicher erfüllt, empfiehlt das Team bewusst die wirtschaftlichere Lösung.

Diese Werkstoffe gehören ebenso zum Portfolio wie die Spitzenmaterialien. Firmengründer Bastian Gaedike, promovierter Materialwissenschaftler, bringt es auf den Punkt: „Unsere Kunden kaufen kein Material, sie kaufen eine Funktion. Manchmal heißt die richtige Antwort PEEK, manchmal reicht ein gut gewähltes Polyamid. Wer immer nur das teuerste Material verkauft, berät nicht, sondern verkauft nur.“

Filamentdruck und Granulatdruck

Technologisch setzt Malping auf zwei sich ergänzende Druckverfahren. Der Filamentdruck, in der Fachwelt als FFF bekannt, verarbeitet den Kunststoff von der Spule und spielt seine Stärken bei kleinen, filigranen Bauteilen aus: Düsen ab 0,2 Millimeter erlauben feine Details, dünne Wandstärken und präzise Einzelteile, Prototypen und Kleinserien. Für abrasive glasfaserverstärkte und kohlenstofffaserverstärkte Materialien nutzt Malping Düsen mit polykristallinem Diamant, die auch bei hohen Laufzeiten formstabil bleiben. Der Filamentdruck bleibt damit das Verfahren der Wahl, wenn höchste Detailauflösung gefordert ist oder kleine Geometrien mit Standardmaterialien schnell verfügbar sein müssen.

Der Granulatdruck geht einen anderen Weg: Er verarbeitet das Kunststoffgranulat direkt, also denselben Rohstoff, der auch im Spritzguss eingesetzt wird. Der teure Zwischenschritt der Filamentherstellung entfällt vollständig. Gerade bei PEEK ist dieser Unterschied erheblich, denn Filament kostet je nach Type 500 bis 700 Euro pro Kilogramm, während das Granulat für einen Bruchteil davon verfügbar ist. Bei großen Bauteilen sinken die Stückkosten dadurch oft um 40 bis 60 Prozent. Hinzu kommt die Geschwindigkeit: Während der Filamentdruck typischerweise 50 bis 100 Gramm pro Stunde austrägt, erreicht der Granulatdruck bis zu 500 Gramm pro Stunde. Auf der eingesetzten Anlage, einer ExAM 510 des Rostocker Herstellers New AIM3D mit 104 Litern Bauraum, entstehen so großvolumige Bauteile in einem Stück, die im Filamentdruck aufgeteilt und gefügt werden müssten. Ein weiterer Vorteil ist die Materialfreiheit: Nahezu jedes spritzgussfähige Compound lässt sich verarbeiten, auch Sondertypen, die als Filament gar nicht erhältlich sind. Als Faustregel gilt bei Malping, dass der Granulatdruck ab etwa 1.000 Kubikzentimetern Bauteilvolumen wirtschaftlich die Nase vorn hat. Darunter punktet der Filamentdruck mit Detailtreue und Flexibilität. Welche Route die richtige ist, entscheidet das Team pro Bauteil, ergebnisoffen und transparent.

Komplettiert wird die Fertigungskette durch die zerspanende Nachbearbeitung, die Malping gemeinsam mit einem langjährigen Partnerbetrieb realisiert. Der Druck liefert eine endkonturnahe Geometrie, anschließend entstehen Funktionsflächen, Passungen, Gewinde und Bohrungen auf Fräsmaschinen mit Toleranzen bis zu fünf Hundertstelmillimetern. Die Abstimmung zwischen Druckprozess und Zerspanung läuft dabei vollständig über Malping, sodass Kunden einbaufertige Bauteile mit einem einzigen Ansprechpartner und ohne Schnittstellenrisiko erhalten. Diese Kombination macht die additive Fertigung auch für seriennahe Anwendungen interessant, bei denen der reine Druckprozess an Toleranzgrenzen stößt.

Dass Prozessführung bei diesen Werkstoffen über die Bauteilqualität entscheidet, zeigt sich an vielen Stellen im Detail. Teilkristalline Polymere wie PEEK oder PPS verlangen eine kontrollierte Kristallisation im temperaturgeführten Bauraum, damit die mechanischen Kennwerte reproduzierbar erreicht werden. Vor dem Druck steht eine konsequente Trocknung des Materials, nach dem Druck folgt bei Bedarf ein gezieltes Tempern, das etwa bei PPS-GF20 die Wärmeformbeständigkeit nochmals deutlich anhebt. Jedes Bauteil verlässt das Haus mit dokumentierten Prozessparametern, auf Wunsch ergänzt um Prüfkörper aus demselben Druckjob. Für Kunden aus regulierten Branchen wie der Medizintechnik bietet Malping darüber hinaus die Verarbeitung medizinisch zugelassener Materialgüten mit gesonderter Dokumentation an.