Wenn es um die Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen geht, denkt man im Allgemeinen an die CNC-Bearbeitung von PEEK (Polyetheretherketon) und PEI-CNC-Bearbeitung. Im vorherigen Artikel haben wir darüber gesprochen PEEK CNC-Bearbeitung. Der heutige Artikel befasst sich hauptsächlich mit der CNC-Bearbeitung von PEI (Ultem). PEI (Ultim) ist ein Hochleistungsthermoplast mit hoher mechanischer Festigkeit, hoher Steifigkeit und guter Verarbeitbarkeit, was ihn zum bevorzugten Verarbeitungsmaterial für viele Industrieanwendungen macht.
Was ist PEI (Ultem)?
PEI ist eine Abkürzung für Polyetherimid, auch bekannt als Ultem. Es handelt sich um ein thermoplastisches Polymer, das sich durch seine ultrahohe Leistungsfähigkeit auszeichnet, die auf seine Festigkeit, thermische Stabilität und seine Fähigkeit zurückzuführen ist, einer Vielzahl von Chemikalien standzuhalten. Die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, die Elektronik und die Medizintechnik sind einige der Branchen, in denen Ultem eingesetzt wird. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und der Fähigkeit, komplizierte Strukturen zu erstellen, wird Ultem auch CNC-gefertigt.
Eigenschaften von Ultem
Zugfestigkeit
Ultem ist für seine hohe Zugfestigkeit bekannt, die bei etwa 110 MPa liegt. Dadurch behalten Ultem-Teile ihre strukturelle Integrität auch bei Einwirkung der Schwerkraft und behalten gleichzeitig ihre Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit.
Thermische Stabilität
Ultem weist eine hohe Wärmeausdehnungsfähigkeit auf und hält Temperaturen von etwa 217 Grad Celsius stand. In Verbindung mit seiner Steifigkeit sorgt dies dafür, dass Ultem bei hohen Temperaturen zuverlässig intakt bleibt.
Chemische Resistenz
Ultem ist sehr beständig gegenüber Säuren, Basen und organischen Lösungsmitteln. Dank dieser Eigenschaft können Ultem-Teile rauen Umgebungen standhalten, ohne Schaden zu nehmen.
Dimensionsstabilität
Die Fähigkeit von Ultem, bei langfristigem Gebrauch und schnellen Temperaturschwankungen seine Form zu behalten, wird als Dimensionsstabilität bezeichnet.
Flammhemmung und Transparenz
Die Transparenz von Ultem wird mit seinen selbstverlöschenden Eigenschaften kombiniert. Es kann dort eingesetzt werden, wo flammhemmende Eigenschaften sowie optische Transparenz erforderlich sind.
Welche Ultem-Qualitäten gibt es?
RPT 2100 LF
Ultem RPT 2100 LF ist eine reibungsarme Ultem-Qualität für Anwendungen, die weniger Verschleiß und bessere Schmierfähigkeit erfordern. Aufgrund seiner verbesserten Haltbarkeit ist es ideal für bearbeitete Teile, die unter Gleit- oder Bewegungsbedingungen arbeiten, wie Lager oder Zahnräder.
Ultim 1000
Ultem 1000 ist eine Standardqualität von Ultem, die hohe Festigkeit und thermische Stabilität bietet. Sie wird häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Elektronik verwendet.
Ultim 2100
Ultem 2100 weist im Vergleich zu Ultem 1000 eine verbesserte Schlagfestigkeit auf und eignet sich daher für Anwendungen, bei denen Haltbarkeit unter hohen Belastungsbedingungen erforderlich ist.
Ultim 2300
Ultem 2300 ist eine verstärkte Ultem-Sorte, die verbesserte mechanische Eigenschaften und hohe Festigkeit mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit kombiniert. Sie wird häufig in anspruchsvolleren Industrieanwendungen eingesetzt, bei denen Teile mechanischer Belastung und hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
Ultim 4000
Ultem 4000 ist eine klare Ultem-Qualität, die Glasfasern, PTFE und Graphitpulverfüllstoffe enthält, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen und als internes Schmiermittel zu dienen. Es eignet sich für Gehäuse elektronischer Geräte und persönliche Accessoires.
Vergleich der Eigenschaften von Ultem-Typen
Eigenschaft | RPT 2100 LF | Ultim 1000 | Ultim 2100 | Ultim 2300 | Ultim 4000 |
Zugfestigkeit, Streckgrenze (MPa) | 110-120 MPa | 90-100 MPa | 95-105 MPa | 95-105 MPa | 95-105 MPa |
Bruchdehnung (%) | 5-10 % | 6-10 % | 5-8 % | 5-8 % | 6-10 % |
Härte (Rockwell M) | 120 bis 130 | 120 bis 130 | 120 bis 130 | 120 bis 130 | 120 bis 130 |
Wärmeformbeständigkeitstemperatur (°C) | 205°C | 217°C | 215°C | 215°C | 215°C |
Glasübergangstemperatur (°C) | 200°C | 217°C | 216°C | 217°C | 217°C |
Welche Methoden gibt es zur CNC-Bearbeitung von PEI (Ultem)?
PEI-Sägen
Beim Sägen von PEI (Ultem) werden große Platten oder Blöcke des Materials in kleinere, besser verwendbare Stücke geschnitten. Im Allgemeinen wird ein Hochgeschwindigkeits-Hartmetallblatt verwendet, um saubere Schnitte zu erzielen. Das Sägen erweist sich als vorteilhaft, wenn es darum geht, Ultem-Material für andere Bearbeitungsvorgänge vorzubereiten. Allerdings sollte beim Schneiden auf die Wärmeregulierung geachtet werden, damit das Material nicht beschädigt wird.
PEI-Bohrungen
Beim Bohren von PEI muss sorgfältig auf Schnittgeschwindigkeit und Vorschub geachtet werden, um ein Schmelzen des Materials zu vermeiden. Es ist unbedingt erforderlich, scharfe und hochwertige Bohrer aus Kobalt oder Hartmetall zu verwenden, um saubere Löcher ohne übermäßige Erhitzung zu erzeugen. Darüber hinaus werden Kühlmittel oder Luftstöße eingesetzt, um die Temperaturen in der Bohrzone niedrig zu halten und Rissbildung zu verhindern.
PEI-Fräsen
Beim Fräsen von PEI müssen komplexe Bearbeitungsmethoden verwendet werden, um Konturen, Taschen und Schlitze zu erzeugen. Sowohl die Festigkeit als auch die thermische Stabilität des Materials erfordern präzise Fräsgeschwindigkeiten und hochwertige Schaftfräser. Es ist wichtig, Kühlmittelsysteme zu verwenden, um eine Überhitzung der CNC-Maschinen zu verhindern, und Schneidwerkzeuge sollten häufig gewechselt werden, um Präzision und glatte Oberflächenbeschaffenheit zu gewährleisten.
PEI-Drehen
Beim Drehen von PEI muss das Material auf einer Drehbank gedreht werden. Anschließend wird das Material mit einem Schneidwerkzeug entfernt. Aufgrund der Härte und Verschleißfestigkeit von Ultem werden Hartmetallwerkzeuge verwendet. Um eine glatte Oberfläche zu erzielen und eine Überhitzung des Materials zu vermeiden, müssen scharfe Werkzeuge und langsame Schnittgeschwindigkeiten verwendet werden.
Hauptprobleme und effektive Techniken bei der Ultem-CNC-Bearbeitung
Hauptprobleme bei der Ultem-CNC-Bearbeitung:
1.Wärmeerzeugung
Ultem-Material hat einen hohen Schmelzpunkt und neigt bei der Bearbeitung zu einem Hitzestau, der zu Wärmeausdehnung, Verformung oder sogar zum Schmelzen des Materials führen kann.
2. Oberflächenqualität
Da Ultem bei unsachgemäßer Bearbeitung zum Schmelzen oder Absplittern neigt, ist es schwierig, eine glatte Oberfläche zu erzielen.
3.Werkzeugverschleiß
Die abrasive Beschaffenheit von Ultem kann den Werkzeugverschleiß beschleunigen, insbesondere bei Verwendung ungeeigneter Schnittgeschwindigkeiten oder Werkzeuge.
4. Sprödigkeit
Trotz seiner Festigkeit kann Ultem etwas spröde sein, insbesondere bei dünnen Querschnitten oder bei hohen Schnittkräften, was zu Rissen oder Brüchen führen kann.
5.Chip-Kontrolle
Ultem erzeugt lange, klebrige Späne, die Schneidwerkzeuge oder Maschinen verstopfen können, wenn sie nicht richtig kontrolliert werden.
6. Dimensionsstabilität
Die Wärmeempfindlichkeit des Materials kann bei unzureichender Kühlung zu einer Beeinträchtigung seiner Maßgenauigkeit führen.
Effektive Techniken für die Ultem-CNC-Bearbeitung
1. Richtige Werkzeugauswahl
Verwenden Sie scharfe Hartmetall- oder diamantbeschichtete Werkzeuge, um Reibung und Werkzeugverschleiß zu verringern. Diese Materialien kommen mit der abrasiven Natur von Ultem besser zurecht als herkömmlicher Schnellarbeitsstahl (HSS).
2.Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe
Verwenden Sie niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, um die Wärmeentwicklung zu minimieren, aber halten Sie mittlere bis hohe Vorschubgeschwindigkeiten ein. Typische Schnittgeschwindigkeiten liegen zwischen 1,000 und 3,000 U/min bei Vorschubgeschwindigkeiten von 0.005 bis 0.020 Zoll pro Zahn.
3.Kühlung und Schmierung
Verwenden Sie Luftkühlung oder einen leichten Kühlmittelnebel, um die Wärme effektiv abzuleiten. Vermeiden Sie übermäßigen Kühlmitteleinsatz, da Ultem ein thermoplastischer Kunststoff ist, der Feuchtigkeit aufnehmen kann, was zu Dimensionsinstabilität führen kann.
4.Chip-Management
Verwenden Sie die richtige Werkzeuggeometrie mit hohem Spanwinkel und optimierten Spanbrechern, um die langen, dünnen Späne, die Ultem erzeugt, besser bewältigen zu können. Schaftfräser mit hohem Drall fördern die effektive Spanabfuhr.
5. Glühen nach der Bearbeitung
Um durch die Bearbeitung entstandene Restspannungen abzubauen, sollten Sie Ultem-Teile nach der Bearbeitung glühen. Bei einem typischen Glühprozess wird das Material mehrere Stunden lang auf etwa 300 bis 400 °C erhitzt und anschließend langsam abgekühlt.
Branchen, die bearbeitete Ultem-Teile verwenden
Luft- und Raumfahrt
- Flugzeuginnenausstattung (Paneele, Halterungen)
- Elektrogehäuse
- Strukturbauteile (Stützen, Klemmen)
- Medizintechnik
Automobilindustrie
- Teile des Kraftstoffsystems (Einspritzdüsen)
- Bremskomponenten (Bremsgehäuse)
- Elektrische Anschlüsse
- Displays & Elektronik
Medizintechnik
- Chirurgische Instrumente
- Diagnosegeräte
- Implantierbare Komponenten (Zahnimplantate, Herzschrittmachergehäuse)
Displays & Elektronik
- Steckverbinder
- Leiterplatten
- Isolatoren
Defense
- Schutzgehäuse (Gerätegehäuse)
- Munitionskomponenten (Leitsysteme)
- Kommunikationsausrüstung
Verbrauchsgüter
- Küchengeräte (Mixerteile, Gerätegehäuse)
- Sportausrüstung (Fahrradteile, Helme)
- Heimelektronik (Computer, Fernbedienungen)
Was sind die Unterschiede zwischen der PEEK- und der Ultem-Bearbeitung?
Merkmal | PEEK (Polyetheretherketon) | Ultem (Polyetherimid) |
Thermische Stabilität | Höhere Hitzebeständigkeit (Tg ~ 143°C) | Mäßige Hitzebeständigkeit (Tg ~ 217°C) |
Chemische Resistenz | Ausgezeichnete Beständigkeit gegen eine Vielzahl von Chemikalien | Gute chemische Beständigkeit, aber nicht so stark wie PEEK |
Stabilität | Sehr hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit | Hohe Festigkeit, aber etwas geringer als PEEK |
Bearbeitbarkeit | Leichter zu bearbeiten, aber langsamere Vorschubgeschwindigkeiten erforderlich | Etwas schwieriger zu bearbeiten, erfordert mehr Sorgfalt |
Feuchtigkeitsaufnahme | Sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme | Geringe Feuchtigkeitsaufnahme |
Elektrische Isolierung | Hervorragende elektrische Isolationseigenschaften | Gute elektrische Isoliereigenschaften |
Kosten | Generell teurer | Etwas günstiger als PEEK |
Anwendungen | Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilbau, Elektronik | Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilbau, Elektronik |
Oberflächenfinish | Kann problemlos glatte Oberflächen erzielen | Für glatte Oberflächen kann mehr Aufwand erforderlich sein |
Gewicht | Etwas schwerer als Ultem | Leichter als PEEK |
Kundenspezifische Ultem CNC-gefräste Teile bei EASIAHOME
Ultem ist ein Hochleistungsthermoplast, der Verarbeitbarkeit, hohe Festigkeit sowie thermische und chemische Stabilität bietet. Bei EASIAHOME sind wir auf die Bereitstellung hochwertiger, kundenspezifischer CNC-gefräster Ultem-Teile spezialisiert, die auf die besonderen Anforderungen von Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Automobilindustrie, der Elektronik und mehr zugeschnitten sind.
F: Ist PEI dasselbe wie Ultem?
A: Ja, PEI (Polyetherimid) und Ultem sind im Wesentlichen dasselbe Material. Ultem ist der Markenname für PEI, hergestellt von SABIC. Beide Begriffe werden synonym verwendet und bezeichnen denselben Hochleistungsthermoplast, der für seine thermische Stabilität, Festigkeit und chemische Beständigkeit bekannt ist.
F: Welche Oberflächenbearbeitungen sind für Ultem-Maschinenteile verfügbar?
A: CNC-gefräste Ultem-Teile können je nach Anwendung eine Vielzahl von Oberflächenbeschaffenheiten erreichen. Zu den üblichen Optionen gehören: bearbeitete Oberfläche, geschliffene oder polierte Oberfläche, sandgestrahlt usw.
F: Welche Arten von CNC-Maschinen eignen sich am besten für die Bearbeitung von PEI (Ultem)?
A: CNC-Maschinen mit Hochgeschwindigkeitsspindeln, starren Aufbauten und Kühlmittelsystemen eignen sich am besten für die Bearbeitung von PEI. Zu den üblichen Maschinen gehören CNC-Fräsen, Drehmaschinen und Bohrmaschinen, die mit Hartmetall- oder diamantbeschichteten Werkzeugen ausgestattet sind.
F: Können PEI-Teile (Ultem) mit engen Toleranzen bearbeitet werden?
A: Ja, mit den richtigen Bearbeitungstechniken und -geräten können bei PEI enge Toleranzen erreicht werden. Dadurch eignet es sich für Anwendungen, die hohe Präzision erfordern, wie etwa medizinische Geräte und Luft- und Raumfahrtkomponenten.
F: Ist für die Bearbeitung von PEI (Ultem) Kühlung oder Schmierung erforderlich?
A: Ja, Kühlmittel oder Luftstöße sind oft notwendig, um die Wärme während der Bearbeitung abzuleiten. Dies verhindert, dass das Material erweicht oder schmilzt und sorgt für ein saubereres Finish.
