Fused Deposition Modeling (FDM) Kunststoffe
Additiver Fertigungsprozess für Kunststoffe, FDM 3D Druck
Bauraum
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1000 x 500 x 500 mm
Anwendungen
- Prototypenbau
- Betriebsmittel
- Werkzeugbau
- Ersatzteile im Elektrobereich (flammhemmende und elektrostatisch ableitende Materialien)
- Anschauungsmuster
- Konzeptmodelle
- Allgemeine Ersatzteile
Vorteile
- Kostengünstig
- Grosse Materialauswahl
Das Fused Deposition Modeling (FDM) ist ein auf Extrusion basierendes 3D-Druck-Verfahren. Mit einer beheizten Düse, dem Extruder, werden Filamente (Kunststoffstäbe) geschmolzen und Schicht für Schicht aufgetragen. Auf einer Werkebene (Druckbett/Bauplattform) entsteht das 3D gedruckte Bauteil. Volumenkörper werden bei diesem Produktionsverfahren nicht mit Material ausgefüllt, sondern mit Füllstrukturen versehen. Für überhängende Elemente müssen Stützstrukturen mitgedruckt werden. Diese verhindern, dass überhängende Elemente «in der Luft gedruckt» und durch die Schwerkraft nach unten gezogen werden. Das Material härtet bei der Abkühlung rasch aus. Anschliessend werden die Stützstrukturen entfernt und die Oberflächen der Bauteile bei Bedarf durch Schleifen oder Lackieren nachbearbeitet.
Mit dem FDM verfahren gedruckte Bauteile sind kostengünstig und schnell hergestellt. Deshalb eignet sich dieses 3D-Druck Verfahren gut für Prototypen oder für den Modellbau. Zudem stehen verschiedenste Materialien zur Verfügung, zum Beispiel:
- Flexibel/gummiartige (Dichtungen, Schwingungsdämpfer etc.)
- UV-beständige
- Autoklavierbare (Werkzeug für Composite Bauteile)
- Flammhemmende
- Elektrostatisch ableitende
- Faserverstärkte Kunststoffe
- Materialien mit Zertifizierungen z.B. für Schienenfahrzeuge, den Lebensmittelsektor, Medizinanwendungen und die Luft- und Raumfahrt
Einen ausführlichen Bericht zur Technologie FDM können Sie zudem hier nachlesen: FDM, Fertigungstechnologie mit vielen Vorteilen
Für Serienbauteile und ähnliches, die eine sehr hohe Detail-Genauigkeit erfordern, sind 3D-Druck Technologien wie Selektives Lasersintern SLS oder Stereolithografie dem Fused Deposition Modeling vorzuziehen.
Passende 3D-Druck Materialien
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ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), Kunststoff
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ABSi
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ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), UV-beständiges 3D-Druck-Material
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Edelstahl 1.4404, Metall 3D-Druck
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Edelstahl 1.4542, Metall 3D-Druck
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GreenTEC
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HIPS
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Istroflex
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Onyx FR, kohlefaserverstärkter Kunststoff
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PA 12 (FDM)
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PA 6
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PC
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PC/ABS
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PC-ISO
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PC-PBT
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PETG, Kunststoff
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PETG-CF, faserverstärkter Kunststoff
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PLA, Kunststoff
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PP (FDM)
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PP-GF30
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PPSF/PPSU
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TPU thermoplastisches Polyurethan (FDM)
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ULTEM 1010
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ULTEM 9085, thermoplastischer Höchstleistungskunststoff
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), Kunststoff
Grosse Festigkeit und Stabilität, gute Haltbarkeit und funktionale Eigenschaften, in verschiedenen Farben erhältlich.
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.05
- Zugfestigkeit [MPa] 22
- E-Modul [Gpa] 1.627
- Biegefestigkeit [MPa] 41
- Biegemodul [Gpa] 1.834
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 107
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 90
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 76
- Dehnung bis Bruch [%] 6
Anwendungen:
Vorteile:
- Grosse Festigkeit & Stabilität
- Hohe Haltbarkeit
- Gute funktionale Eigenschaften
- In verschiedenen Farben erhältlich
- Breite Palette an Anwendungen
ABSi
Acrylnitril-Butadien-Styrol - BiokompatibeI
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.08
- Zugfestigkeit [MPa] 37
- E-Modul [Gpa] 1.915
- Biegefestigkeit [MPa] 62
- Biegemodul [Gpa] 1.917
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 96
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 86
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 73
- Dehnung bis Bruch [%] 4.4
Materialfarbe:
- Lichtdurchlässig
Vorteile:
- Hohe Stossfestigkeit
- Biokompatibel
ABSi (Acrylnitril-Butadien-Styrol - BiokompatibeI ist ein ABS-ähnlicher Thermoplast mit hoher Stossfestigkeit. Dieses Material ist steifer und haltbarer als das standardmässige ABS-Material und ist lichtdurchlässig. Aus diesem Grund eignet sich ABSi hervorragend für Anwendungen bei denen Lichtübertragung und Strömung beobachtet werden muss, beispielsweise in der Automobilindustrie oder für Prototypen medizinischer Geräte.
ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril), UV-beständiges 3D-Druck-Material
Mechanische Eigenschaften vergleichbar mit ABS, UV-beständig, hohe Widerstandsfähigkeit
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.08
- Zugfestigkeit [MPa] 32
- E-Modul [Gpa] 2.14
- Biegefestigkeit [MPa] 50
- Biegemodul [Gpa] 1.76
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 23.8
- Dehnung bis Bruch [%] 9
- Wärmeformbeständigkeit bei 0.45 Mpa: mittel (80-150 °C)
- Duktilität: niedrig (<200%)
- Chemisch beständig
- UV beständig
- Gewicht: leicht (<1.11g/cm3)
- Härte: hoch (>Shore 90D)
Vorteile:
- UV-beständig
- Hohe Widerstandsfähigkeit
- ABS-ähnliche Eigenschaften
Die wichtigsten Vorzüge von ASA sind dessen UV- Beständigkeit sowie dessen hohe Widerstandsfähigkeit. Die mechanischen Eigenschaften von ASA sind mit denjenigen von ABS vergleichbar.
Edelstahl 1.4404, Metall 3D-Druck
Für Anwendungen, bei denen Transparenz von entscheidender Bedeutung ist.
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 7.9
- Zugfestigkeit [MPa] 510
- E-Modul [Gpa] 180
- Dehnung bis Bruch [%] 45
Vorteile:
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Gute Korrosionsbeständigkeit
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Hohe Leitfähigkeit
Die Edelstahllegierung 1.4404 beeindruckt durch gute Korrosionsbeständigkeit, in Verbindung mit einer hohen Leitfähigkeit.
Edelstahl 1.4542, Metall 3D-Druck
Edelstahl
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 7.8
- Zugfestigkeit [MPa] 900
- E-Modul [Gpa] 140
- Dehnung bis Bruch [%] 25
Vorteile:
- Hohe Korrosionsbeständigkeit
- Sterilisierbar
- Hohe Festigkeit
- Hohe Duktilität
Der Edelstahl 1.4542 zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit und Duktilität aus. Gleichzeitig besitzt dieser Stahl eine hohe Korrosionsbeständigkeit und lässt sich sterilisieren.
GreenTEC
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.33
- Zugfestigkeit [MPa] 46
- E-Modul [Gpa] 3.2
HIPS
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.04
- Zugfestigkeit [MPa] 22
- E-Modul [Gpa] 1.55
- Biegefestigkeit [MPa] 52.1
- Biegemodul [Gpa] 2.126
Istroflex
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.34
- Zugfestigkeit [MPa] 11.5
- E-Modul [Gpa] 0.06
- Dehnung bis Bruch [%] 300
Onyx FR, kohlefaserverstärkter Kunststoff
Ähnliche Eigenschaften wie Onyx: leicht, flammwidrig, hohe Festigkeit
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.2
- E-Modul [Gpa] 3
- Biegefestigkeit [MPa] 71
- Biegemodul [Gpa] 3.6
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 145
Es ist am besten für Anwendungen geeignet, bei denen Flammwidrigkeit, geringes Gewicht und Festigkeit erforderlich sind.
PA 12 (FDM)
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.01
- Zugfestigkeit [MPa] 48
- E-Modul [Gpa] 1.31
- Biegefestigkeit [MPa] 69
- Biegemodul [Gpa] 1.31
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 150
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 92
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 75
- Dehnung bis Bruch [%] 30
PA 6
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.12
- Zugfestigkeit [MPa] 67.6
- E-Modul [Gpa] 2.9952
- Biegefestigkeit [MPa] 97
- Biegemodul [Gpa] 1.878
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 106
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 93
- Dehnung bis Bruch [%] 38
Anwendungen:
Vorteile:
- Hohe Festigkeit (Höher als PA 12)
- Ausgezeichnetes Gleit- und Verschleissverhalten
Polyamid (PA) 6 ist ein technischer Kunststoff, der vor allem durch gute mechanische Eigenschaft auffällt. Zugleich bietet PA 6 hohe Festigkeit und Zähigkeit, sowie ein ausgezeichnetes Gleit- und Verschleissverhalten. Diese Eigenschaft machen diesen Kunststoff vor allem zu einem guten Werkstoff für robuste Bauteile.
PC
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.2
- Zugfestigkeit [MPa] 68
- E-Modul [Gpa] 2.28
- Biegefestigkeit [MPa] 104
- Biegemodul [Gpa] 2.234
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 53
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 130
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 127
- Dehnung bis Bruch [%] 4.8
Vorteile:
- Hitzebeständig
- Gute mechanische Widerstandsfähigkeit
- Hohe Stoss- und Schlagfestigkeit
Dieser thermoplastische Kunststoff bietet eine gute Hitzebeständigkeit, in Verbindung mit einer guten mechanischen Widerstandsfähigkeit. Zugleich beeindruckt Polycarbonat (PC) mit einer hervorragenden Stoß- und Schlagfestigkeit.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit (Höher als PA 12)
- Ausgezeichnetes Gleit- und Verschleissverhalten
Polyamid (PA) 6 ist ein technischer Kunststoff, der vor allem durch gute mechanische Eigenschaft auffällt. Zugleich bietet PA 6 hohe Festigkeit und Zähigkeit, sowie ein ausgezeichnetes Gleit- und Verschleissverhalten. Diese Eigenschaft machen diesen Kunststoff vor allem zu einem guten Werkstoff für robuste Bauteile.
PC/ABS
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.2
- Zugfestigkeit [MPa] 68
- E-Modul [Gpa] 2.28
- Biegefestigkeit [MPa] 104
- Biegemodul [Gpa] 2.234
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 53
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 130
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 127
- Dehnung bis Bruch [%] 4.8
Vorteile:
- Hitzebeständig
- Gute mechanische Widerstandsfähigkeit
- Hohe Stoss- und Schlagfestigkeit
Dieser thermoplastische Kunststoff bietet eine gute Hitzebeständigkeit, in Verbindung mit einer guten mechanischen Widerstandsfähigkeit. Zugleich beeindruckt Polycarbonat (PC) mit einer hervorragenden Stoß- und Schlagfestigkeit.
PC-ISO
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.2
- Zugfestigkeit [MPa] 57
- E-Modul [Gpa] 2
- Biegefestigkeit [MPa] 90
- Biegemodul [Gpa] 2.1
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 86
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 133
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 127
Vorteile:
- Biokompatibel
- Hitzebeständig
- ISO10993
- USP Class V
- ETO sterilisierbar
PC-ISO ist ein biokompatibler FDM-Thermoplast, mit dem Ingenieure Prototypen, Formen und Produkte aus hitzebeständigem Material für die Pharma-, Lebensmittel- und Medizinindustrie herstellen können.
PC-PBT
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.2
- Zugfestigkeit [MPa] 41
- E-Modul [Gpa] 2.1
- Biegefestigkeit [MPa] 64
- Biegemodul [Gpa] 1.93
- Dehnung bis Bruch [%] 4.6
PETG, Kunststoff
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.27
- E-Modul [Gpa] 1.5
Anwendungen:
Vorteile:
- Flexibilität, Festigkeit und Belastbarkeit
- Temparaturbeständigkeit
- Klares, stabiles Material
Das Grundmaterial PET (Polyethylenterephthalat) ist allgemein bekannt und in nahezu allen Bereichen sehr verbreitet. Für den 3D Druck findet allerdings meist das Unter-Material PETG Verwendung. Das G steht hierbei für „glycol-modifiziert". Diese Modifikation macht den Kunststoff klarer, stabiler und nicht zuletzt einfacher zu drucken.
Im Hinblick auf seine Stabilität liegt PETG zwischen ABS (noch stabiler) und PLA (weniger stabil). PETG punktet vor allem durch seine Flexibilität, Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und durch seine Belastbarkeit. Es eignet sich einerseits für optisch ansprechende Sichtbauteile sowie andererseits für mechanisch beanspruchte Bauteile. So kommt PETG für funktionale Prototypen ebenso zum Einsatz wie für gröbere Gewinde innerhalb von Bauteilen.
PETG-CF, faserverstärkter Kunststoff
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.3
- Zugfestigkeit [MPa] 53
- E-Modul [Gpa] 4.015
- Biegemodul [Gpa] 2.987
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 68
- Härte in Shore 76.4D
- Schlagzähigkeit: hoch (>150 J/m)
- Starr/Steif/Formstabil
- Gewicht: leicht (<1.11g/cm3)
- Hohe Festigkeit
- Kohlefaser gefüllt
- Matte Oberfläche
PETG-CF ist ein Kohlefaser-haltiges Material (20%). Eigenschaften: Hohe Steifigkeit und temperaturbeständig bis 80°C. Optisch sehr ansprechende, matte Oberfläche, preisgünstig.
PLA, Kunststoff
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.24
- Zugfestigkeit [MPa] 45
- E-Modul [Gpa] 3.6
- Biegefestigkeit [MPa] 84
- Biegemodul [Gpa] 2.93
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 27
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 53
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 51
- Dehnung bis Bruch [%] 2.5
Vorteile:
- Biokompatibel
- Hohe Steifigkeit
- Preisgünstige Materialoption
- Aus nachwachsenden Rohstoffen
- Leichte Verarbeitbarkeit
- Grosse Farbauswahl
PLA steht für Polylactic Acid (= Polymilchsäure) und kann als das am häufigsten im 3D Druck verwendete Material gelten. Ein besonderer Vorteil von PLA besteht darin, dass dieser Werkstoff aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird und somit biologisch abbaubar ist. PLA beindruckt durch leichte Verarbeitbarkeit, in Verbindung mit einer großen Farbauswahl. Aufgrund seiner niedrigen Schmelztemperatur lässt sich dieses Material im FDM-Druck leicht extrudieren, ohne sich beim Abkühlen zu stark zu verziehen.
PLA eignet sich besonders gut für Modelle, Spielzeuge, Prototypen, Kunstgegenstände, Behälter oder Gefässe.
PP (FDM)
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.15
- Zugfestigkeit [MPa] 30
- E-Modul [Gpa] 1.2
- Biegefestigkeit [MPa] 40
- Biegemodul [Gpa] 1.6
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 50
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 37
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 32
- Dehnung bis Bruch [%] 50
- Härte in Shore 74D
PP-GF30
Thermoplastischer Kunststoff
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.12
- Zugfestigkeit [MPa] 65
- E-Modul [Gpa] 6.75
- Biegefestigkeit [MPa] 78
- Biegemodul [Gpa] 5.32
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 139
- Dehnung bis Bruch [%] 1.7
PPSF/PPSU
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.29
- Zugfestigkeit [MPa] 55
- E-Modul [Gpa] 2.1
- Biegefestigkeit [MPa] 110
- Biegemodul [Gpa] 2.2
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 58
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 189
Vorteile:
- Hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit
- Sterilisierbar
- Starke mechanische Leistung
PPSU kombiniert eine starke mechanische Leistung mit hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit für anspruchsvolle Anwendungen wie Spritzgussformen mit geringem Volumen, Automobilteilen im Motorraum sowie Hitze- Chemikalien-, Plasma- und Strahlungssterilisation.
TPU thermoplastisches Polyurethan (FDM)
TPU ist ein leichtgewichtiger Kunststoff auf Polyurethan-Basis, mit gummiartigen Eigenschaften.
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.13
- Zugfestigkeit [MPa] 17
- E-Modul [Gpa] 0.02
- Biegefestigkeit [MPa] 2.5
- Biegemodul [Gpa] 0.036
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 38
- Dehnung bis Bruch [%] 552
- Härte in Shore 92A
Anwendungen:
Vorteile:
- Leichtgewichtiger Kunststoff mit gummiartigen Eigenschaften
- Hohe Elastizität und Flexibilität
- Schlagfestigkeit, auch bei Kälte
- Gute Chemikalienresistenz
- Hohe Verschleißfestigkeit und Alterungsbeständigkeit
TPU ist ein leichtgewichtiger Kunststoff auf Polyurethan-Basis, mit gummiartigen Eigenschaften. Dadurch eignet sich TPU besonders für die Fertigung flexibler Objekte. Zugleich beeindruckt TPU durch hohe Schlagfestigkeit, in Verbindung mit guter Chemikalienresistenz. Anwendungsgebiete sind etwa Textilien oder flexible Prototypen.
Hinweis: für Bauteile mit komplexen Geometrien oder mit Lattice-Strukturen und ähnlichem eignet sich das TPU aus dem SLS besser, da dieses im Gegensatz zum FDM 3D-Druck keine Stützstrukturen erfordert bei der Verarbeitung. Mehr lesen zum Material TPU SLS
ULTEM 1010
Thermoplastischer Höchstleistungskunststoff von guter chemischer Beständigkeit
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.29
- Zugfestigkeit [MPa] 45
- E-Modul [Gpa] 3
- Biegefestigkeit [MPa] 81
- Biegemodul [Gpa] 2.91
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 22
- Wärmeformbeständigkeit @0.45MPa [°C] 214
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 212
- Dehnung bis Bruch [%] 4
Vorteile:
- Gute chemische Beständigkeit
- Lebensmittelkontakt-zertifiziert nach NSF 51
- Biokompatibel gemäss ISO 10993/USP
- Flammgeschützt nach UL94-VO
ULTEM 1010 ist ein thermoplastischer Höchstleistungskunststoff von guter chemischer Beständigkeit. Dabei erfüllt ULTEM 1010 die Lebensmittelkontakt-Zertifizierung NSF 51, die Biokompatibilitätsnorm ISO 10993/USP Class VI, sowie die Flammschutznorm UL94-VO. ULTEM 1010 ist hitzebeständig bis zu 216 °C.
ULTEM 9085, thermoplastischer Höchstleistungskunststoff
Kunststoff von guter chemischer Beständigkeit, flammhemmend
Materialeigenschaften:
- Dichte [g/cm3] 1.27
- Zugfestigkeit [MPa] 70
- E-Modul [Gpa] 2.51
- Biegefestigkeit [MPa] 100
- Biegemodul [Gpa] 2.4
- Schlagzähigkeit (Izod gekerbt) [J/m] 88
- Wärmeformbeständigkeit @1.81MPa [°C] 173
- Dehnung bis Bruch [%] 5.7
Anwendungen:
Vorteile:
- Gute chemische Beständigkeit
- Dauerhaft flammhemmend
ULTEM 9085 ist ein thermoplastischer Höchstleistungskunststoff von guter chemischer Beständigkeit. Zugleich ist ULTEM 9085 dauerhaft flammhemmend (gemäss UL94-VO) und hitzebeständig bis zu 153°C. Darüber erfüllt dieses Material die FST-Sicherheitsstandards und eignet sich besonders gut für den Leichtbau.
Hinweis zu Material-Eigenschaften
Bitte beachten Sie, dass sich die genannten Werte der Eigenschaften (z.B. Zugfestigkeit) auf die Eigenschaften des Materials in unverarbeitetem Zustand beziehen. Für die untenstehenden Angaben übernimmt Hoffmann AM keine Garantie. Im gedruckten Zustand können die Werte von den Angaben abweichen.
Falls bei einem Material in der Praxis an die Grenzen der angegeben Werte gegangen wird, sollte das Bauteil an sich getestet werden. Für Fragen können Sie uns jederzeit gerne kontaktieren.
