Wofür steht FR?
Die Fähigkeit eines Materials, der Ausbreitung von Flammen zu widerstehen oder sie zu verzögern, wenn es einer Wärmequelle oder einer offenen Flamme ausgesetzt ist, wird als Flammhemmung (FR) bezeichnet. Eine verringerte Entflammbarkeit von Stoffen schränkt die Ausbreitung von Feuer ein und verschafft mehr Zeit für die Evakuierung oder andere Maßnahmen zur Minimierung möglicher Schäden. Dies ist das Ziel von flammhemmenden Materialien.
Was sind die Merkmale von flammhemmenden Materialien?
Entzündungswiderstand
Flammhemmende Materialien sind so konzipiert, dass sie sich bei Einwirkung von Hitze oder Flammen nicht entzünden. Im Vergleich zu nicht flammhemmenden Materialien haben sie eine höhere Entzündungsschwelle.
Reduzierte Flammenausbreitung
Das Ziel flammhemmender Materialien ist es, die Ausbreitung der Flammen im Falle einer Entzündung zu verlangsamen. Dies ist wichtig, um die Möglichkeit erheblicher Schäden zu begrenzen und eine schnelle Eskalation des Feuers zu verhindern.
Begrenzte Wärmeabgabe
Flammhemmende Materialien geben beim Brennen zumeist weniger Wärme ab. Diese Eigenschaft trägt zur allgemeinen Sicherheit der Umwelt bei, da sie verhindert, dass sich das Feuer ausbreitet.
Bildung einer schützenden Holzkohleschicht
Bestimmte schwer entflammbare Materialien bilden bei Brandeinwirkung eine schützende Holzkohleschicht. Da diese Schicht wie eine Barriere wirkt, verhindert sie, dass der dahinter liegende Stoff länger brennt, und wirkt als Isolierung.
Selbstverlöschende Eigenschaften
Wenn die Zündquelle entfernt wird, verlöscht das Material von selbst. Diese Eigenschaft ist notwendig, um zu verhindern, dass Materialien kontinuierlich brennen.
Was sind die Flammschutznormen?
UL 94-Bewertung
Die Entflammbarkeit von Kunststoffmaterialien wird nach der Norm UL 94 eingestuft. Nach dem Erlöschen der Flamme sind Komponenten mit einer V-0-Einstufung innerhalb von 10 Sekunden selbstverlöschend. Längere Nachbrennzeiten sind ein Hinweis auf eine schwächere Flammenbeständigkeit bei den Einstufungen V-1 und V-2. Die Bewertung ist stets mit der Bauteildicke verbunden.
ASTM E84
Der ASTM E84 Flame Spread Index gibt an, wie gut Baumaterialien an der Oberfläche brennen. Eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Flammen wird durch einen niedrigeren Flammenausbreitungsindex angezeigt. Materialien der Klasse A haben einen Flammenausbreitungsindex von nicht mehr als 25.
Glühdrahttest
Insbesondere in der Elektroindustrie kommt häufig der Glühdrattest zum Einsatz. Dabei wird ein Kunststoff mit einem durch elektrischen Strom auf bis zu 960 °C erhitzten Draht in Verbindung gebracht. Dieser Test gilt als bestanden, sofern der Kunststoff nicht beginnt zu brennen oder eine auftretende Flamme nach spätestens 30 Sekunden selbst gelöscht wurde.
Wie hoch sind die Kosten für Brandschäden?
Wirtschaftliche Auswirkungen
Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Flammschäden können sowohl für einzelne Unternehmen als auch für gesamte Volkswirtschaften horrend sein. Zum Beispiel verursachten Brände im Jahr 2019 nach Angaben des Insurance Information Institute in den Vereinigten Staaten direkte Sachschäden in Höhe von 52,9 Milliarden US-Dollar.
Verluste bei der Geschäftskontinuität
Brände können schwerwiegende Verluste in Bezug auf die Kontinuität des Unternehmens zur Folge haben. Nach Schätzungen des National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) schließen 25 % der Unternehmen nach einem Großbrand ihre Türen.
Was sind die Vorteile des 3D-Drucks bei FR-Anwendungen?
On-Demand-Druck
Der On-Demand-Druck erhöht die Produktionsflexibilität, indem er den Bedarf an massiven, vorgedruckten Ersatzteilen und Beständen eliminiert und den Ausschuss verringert. Diese rationelle Methode spart nicht nur Geld, sondern verbessert auch die Nachhaltigkeit, da nur das hergestellt wird, was zum richtigen Zeitpunkt benötigt wird. Darüber hinaus ermöglicht die Unmittelbarkeit des On-Demand-Drucks eine schnelle Reaktion auf sich ändernde Sicherheitsanforderungen und wachsende Bedürfnisse, was ihn zu einer flexiblen und zukunftssicheren Lösung für flammhemmende Anwendungen macht.
Integration mehrerer Materialien
Einige 3D-Drucksysteme ermöglichen die Verwendung verschiedener Materialien in einem einzigen Druckvorgang. Diese Fähigkeit kann genutzt werden, um flammhemmende Komponenten mit integrierten Merkmalen oder Schichten zu entwerfen, was die Gesamtleistung und Sicherheit verbessert.
Komplexe interne Strukturen
Die Herstellung von Bauteilen mit komplexen Innenstrukturen, die den Flammschutz verbessern, ist mit herkömmlichen Fertigungsverfahren oft schwierig. Eine Spezialität des 3D-Drucks sind komplexe Innengeometrien, einschließlich Gitterstrukturen, die die Flammbeständigkeit maximieren, indem sie die Wärme zerstreuen und Brennstoffquellen reduzieren.
Was sind die Anwendungen des 3D-Drucks in FR-empfindlichen Branchen?
Teile für die Luft- und Raumfahrt
Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung von flammhemmenden Teilen für die Innenausstattung von Flugzeugen, was in der Luft- und Raumfahrt von großer Bedeutung ist, da Gewicht und Brandsicherheit eine große Rolle spielen. Der 3D-Druck bietet eine anpassungsfähige Möglichkeit, die anspruchsvollen Sicherheitsvorschriften für alles von Strukturkomponenten bis hin zu Kabinenteilen zu erfüllen.
Innenausstattungsteile für Kraftfahrzeuge
Der 3D-Druck hilft der Automobilindustrie, indem er flammhemmende Lösungen für die Herstellung von Innenraum-komponenten bietet. Es ist beispielsweise möglich, Armaturenbrettteile, Sitzgestelle und andere wichtige Komponenten mit erhöhter Flammbeständigkeit zu modifizieren und herzustellen.
Gehäuse für Elektronik
Kundenspezifische Gehäuse können mit 3D-Druck präzise und effektiv hergestellt werden, insbesondere in Anbetracht der wachsenden Nachfrage nach flammgeschützter Elektronik. Durch den Schutz elektronischer Komponenten vor Brandrisiken gewährleisten diese Gehäuse die Zuverlässigkeit und Sicherheit elektronischer Geräte.
Welche Materialien empfehlen wir für den FR-konformen 3D-Druck?
ULTEM™ AM9085 von Stratasys® - Gedruckt auf dem Stratasys® Fortus® 450mc
ULTEM™ 9085 Filament ist ein Hochleistungsthermoplast mit außergewöhnlichen mechanischen und physikalischen Eigenschaften für spezielle und anspruchsvolle Anwendungen. Als eines der stärksten Stratasys® FDM® Materialien ist es aufgrund seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses ideal für Anwendungen mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht.
ULTEM™ 9085 Filament erfüllt außerdem zahlreiche Standards der Transportindustrie in Bezug auf Flammen-, Rauch- und Toxizitätsanforderungen und verfügt über eine ausgezeichnete chemische Toleranz und hohe Schlagfestigkeit.
Stratasys® ULTEM™ AM9085 Resin ist nach UL 94-V0 klassifiziert.
Der Stratasys® Fortus® 450mc wurde für eine optimale Produktivität in der Fertigung entwickelt. Durch die Verkürzung der Konstruktions- und Fertigungszeiten, die Optimierung der Produktionsverfahren, die Reduzierung der Gesamtkosten und die Förderung der Kreativität am Arbeitsplatz bietet der FDM®-3D-Drucker eine anwendungsübergreifende Fertigungslösung, die die Markteinführung beschleunigt. Als Multi-Tool für die Additive Fertigung kann der Fortus® 450mc das Filament ULTEM™ 9085 mit höchster Präzision drucken.
Fortus® 450mc
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INFINAM® PA 6004 P von Evonik - Gedruckt auf dem Nexa3D® QLS 236/260
INFINAM® PA 6004 P, ein feines Pulver aus Polyamid 12 des Industriekonzerns Evonik, ermöglicht die Additive Fertigung von flammgeschützten Bauteilen mit allen gängigen pulverbasierten 3D-Drucktechnologien.
Die V0@2mm-Klassifizierung von INFINAM® PA 6004 P sorgt dafür, dass Flammen innerhalb von maximal 10 Sekunden und einer maximalen Nachglühzeit von 30 Sekunden erlöschen. Darüber hinaus punktet Evonik INFINAM® PA 6004 P mit einer fantastischen Oberflächen- und Detailauflösung.
Mit einer beispiellosen Zyklusgeschwindigkeit von 21 Stunden erzeugt das QLS 236/260 des amerikanischen Herstellers Nexa3D® mit einem einzigen 60-Watt-CO²-Laser Produktionsteile und Prototypen mit starken mechanischen und thermischen Eigenschaften. Mit seiner Zuverlässigkeit und Effizienz ist das QLS 236/260 eine der besten Entscheidungen für den Druck von INFINAM® PA 6004 P Pulver.
QLS 236
QLS 260
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Ultrafuse® PC/ABS FR von BASF Forward - Gedruckt auf der Roboze ARGO 350
Zwei der beliebtesten Thermoplaste für technische und elektrische Anwendungen, Polycarbonat und ABS, wurden kombiniert, um Ultrafuse® PC/ABS FR Black, eine flammhemmende V-0-Mischung, herzustellen. Durch die Kombination dieser beiden Materialien entsteht ein hochwertiges Material, das die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von PC mit der vergleichsweise niedrigen Drucktemperatur von ABS kombiniert.
Mit Ultrafuse® PC/ABS FR Black bedruckte Teile weisen eine ausgezeichnete Zug- und Schlagfestigkeit auf, sind wärmebeständiger als ABS und können in Kombination mit einem halogenfreien Flammschutzmittel die Kriterien der Norm UL94 V-0 erfüllen.
Die ARGO 350 des italienischen Herstellers Roboze ermöglicht das Drucken von Ultrafuse® PC/ABS FR mit herausragenden Eigenschaften. Die ARGO 350 ist ein industrieller Drucker, mit dem Sie Ihre Teile in wenigen Stunden herstellen können. Erstellen Sie großformatige Fertigteile mit einem 3D-Drucker mit 10 µm Positioniergenauigkeit und konstanter Wiederholbarkeit.
ARGO 350
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INFINAM® FR 4100 L von Evonik - Gedruckt auf dem Nexa3D® XiP Pro
INFINAM® FR 4100 L von Evonik ist nach der weltweit anerkannten Norm UL 94 mit V0@3mm klassifiziert. Dies garantiert das Erlöschen einer Flamme innerhalb von 10 Sekunden und eine maximale Nachglühzeit von 30 Sekunden.
INFINAM® FR 4100 L, das speziell für das DLP-Verfahren entwickelt wurde, zeichnet sich zudem durch eine hervorragende Bruchdehnung aus. Das bedeutet, dass es auch bei Anwendungen, bei denen starke, permanente Kräfte wirken, keine Schwierigkeiten gibt.
Der XiP Pro-Drucker von Nexa3D® ist einer der ultraschnellen Resin-3D-Drucker, die das INFINAM® FR 4100 L Resin am besten nutzen können. Die einzigartige LSPc®-Technologie von Nexa3D® ermöglicht die schnelle Herstellung von flammhemmenden Teilen mit hoher Auflösung in wenigen Stunden.