Welches Material eignet sich für den 3D-Druck?

Material für den 3D-Druck - Übersicht und Eigenschaften.

Die kleine Materialkunde

ABS

ABS ist ein kostengünstiges Material, ideal zum Drucken von zähen und haltbaren Teilen, die höheren Temperaturen widerstehen sollen.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) hat eine lange Geschichte in der 3D-Druckwelt. Dieses Material war eines der ersten Kunststoffe, die bei industriellen 3D-Druckern verwendet wurden.

Selbst viele Jahre später ist ABS aufgrund seiner geringen Kosten und guten mechanischen Eigenschaften immer noch ein sehr beliebtes Material. ABS ist bekannt für seine Zähigkeit und Schlagfestigkeit, so dass Sie langlebige Teile drucken können, die für hohe Nutzung und Verschleiß geeignet sind.

LEGO Bausteine werden aus dem gleichen Grund aus diesem Material hergestellt! ABS hat auch eine höhere Glasübergangstemperatur, was bedeutet, dass das Material viel höheren Temperaturen widerstehen kann, bevor es sich zu verformen beginnt.

Dies macht ABS zu einer guten Wahl für Anwendungen im Freien oder bei höheren Temperaturen. Achten Sie beim Drucken mit ABS darauf, einen offenen Raum mit guter Belüftung zu verwenden, da das Material beim Druck einen Geruch erzeugt.

ABS neigt auch dazu, sich bei Abkühlung etwas zu kontrahieren, so dass die Kontrolle der Temperatur Ihres Bauvolumens und des Teils im Inneren große Vorteile haben kann.

ABS im Überblick

Pros

• kostengünstig
• gute Schlag- und Verschleißfestigkeit
• weniger oozing und stringing verleiht den Modellen ein glatteres Finish
• gute Hitzebeständigkeit

Nachteile

• schweres Verziehen (Warping)
• Benötigt beheiztes Bett oder beheizte Kammer
• erzeugt beim Drucken einen stechenden Geruch
• Teile neigen dazu zu schrumpfen, was zu Maßungenauigkeiten führt

Wir empfehlen folgende Druckereigenschaften

• beheizbares Druckbett
• Geschlossener Bauraum
• Temperaturbereich 220-250 ° C

PLA

PLA ist aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit, Maßhaltigkeit und niedrigen Kosten für die meisten Anwender das ideale Material.

Flexible Filamente bestehen aus thermoplastischen Elastomeren (TPE), einer Mischung aus Hartkunststoff und Gummi.

Wie der Name schon sagt, ist dieses Material von Natur aus elastisch, so dass sich der Kunststoff leicht dehnen und biegen lässt. Es gibt verschiedene Arten von TPE, wobei Thermoplastisches Polyurethan (TPU) das am häufigsten verwendete unter den 3D-Druckfilamenten ist.

In vielen Fällen werden diese Begriffe austauschbar verwendet, zusammen mit bekannten Markennamen wie Ninjaflex. Der Grad der Elastizität des Kunststoffs hängt von der Art des TPE und der chemischen Formulierung des Herstellers ab.

Zum Beispiel können einige Filamente teilweise flexibel sein wie ein Autoreifen, andere hingegen elastisch und voll flexibel wie ein Gummiband.

PLA im Überblick

Pros

• kostengünstig
• gute Steife und Stärke
• gute Maßgenauigkeit
• gute Haltbarkeit

Nachteile

• Geringe Hitzebeständigkeit
• kann tropfen und möglicherweise Lüfter benötigen
• Filament kann brüchig werden und brechen
• nicht für den Außenbereich geeignet (Sonneneinstrahlung)

Wir empfehlen folgende Druckereigenschaften

• Druckhaftung verbessern z.B. über Scotch-Tape
• Kühlgebläse ratsam
• Temperaturbereich 190-220 ° C

Flexibel

Flexible Filamente, die üblicherweise als TPE oder TPU bezeichnet werden, sind für ihre Elastizität bekannt, die es dem Material ermöglicht, sich leicht zu dehnen und zu biegen.

Flexible Filamente bestehen aus thermoplastischen Elastomeren (TPE), einer Mischung aus Hartkunststoff und Gummi.

Wie der Name schon sagt, ist dieses Material von Natur aus elastisch, so dass sich der Kunststoff leicht dehnen und biegen lässt. Es gibt verschiedene Arten von TPE, wobei Thermoplastisches Polyurethan (TPU) das am häufigsten verwendete unter den 3D-Druckfilamenten ist.

In vielen Fällen werden diese Begriffe austauschbar verwendet, zusammen mit bekannten Markennamen wie Ninjaflex. Der Grad der Elastizität des Kunststoffs hängt von der Art des TPE und der chemischen Formulierung des Herstellers ab.

Zum Beispiel können einige Filamente teilweise flexibel sein wie ein Autoreifen, andere hingegen elastisch und voll flexibel wie ein Gummiband.

Flex im Überblick

Pros

• flexibel und weich
• ausgezeichnete Schwingungsdämpfung
• ange Haltbarkeit
• gute Schlagzähigkeit

Nachteile

• schwer zu drucken
• schlechte Überbrückungseigenschaften
• Möglichkeit von Blasen und Fadenziehen (Stringing)
• kann auf Bowden-Extrudern nicht gut funktionieren

Wir empfehlen folgende Druckereigenschaften

• Druckhaftung verbessern z.B. über Scotch-Tape
• Kühlgebläse ratsam
• Temperaturbereich 225-245 ° C

HIPS

HIPS ist ein leichtes Material, das am häufigsten als lösbare Trägerstruktur für ABS-Modelle verwendet wird.

HIPS (High Impact Polystyrol) ist ein lösliches Trägermaterial, das bei ABS üblicherweise verwendet wird.

Bei Verwendung als Trägermaterial kann HIPS in d-Limonene aufgelöst werden, so dass Ihr Druck frei von Markierungen ist, die durch die Entfernung des Trägermaterials verursacht werden.

HIPS hat viele der gleichen Druckeigenschaften wie ABS und ist damit ein logischer Partner für die Dual-Extrusion.

HIPS ist nicht nur großartig für die Unterstützung Ihrer ABS-Drucke, es ist auch formstabiler und etwas leichter als ABS, was es zu einer guten Wahl für Teile macht, die am Ende abgenutzt werden oder in Anwendungen verwendet werden, die von dem geringeren Gewicht profitieren können.

HIPS im Überblick

Pros

• kostengünstig
• stoß- und wasserfest
• leicht
• auflösbar durch d-Limonene

Nachteile

• Heizbett erforderlich
• beheizte Kammer empfohlen
• bohe Drucktemperatur
• Belüftung erforderlich

Wir empfehlen folgende Druckereigenschaften

• Geschlossener Bauraum
• Beheizte Druckplatte
• Temperaturbereich 230-245 ° C

PET

PET- und PETG-Filamente sind bekannt für ihre leichte Bedruckbarkeit, glatte Oberflächenbeschaffenheit und Wasserbeständigkeit.

PETG ist eine glykolmodifizierte Version von Polyethylenterephthalat (PET), das üblicherweise zur Herstellung von Wasserflaschen verwendet wird.

Es ist ein halbsteifes Material mit guter Schlagzähigkeit, hat aber eine etwas weichere Oberfläche, die es verschleißanfällig macht.

Das Material profitiert außerdem von den hervorragenden thermischen Eigenschaften, die es dem Kunststoff ermöglichen, effizient und mit nahezu vernachlässigbarem Verzug zu kühlen.

Es gibt mehrere Varianten dieses Materials auf dem Markt, darunter PETG, PETE und PETT. Die Tipps in diesem Artikel gelten für alle diese PET-basierten Filamente

PET im Überblick

Pros

• glänzende und glatte Oberfläche
• gute Haftung auf dem Bett mit vernachlässigbarem Verzug
• meist geruchlos beim Drucken

Nachteile

• schlechte Überbrückungseigenschaften
• kann durch Stringing dünne „Haare“ auf der Oberfläche erzeugen 

Wir empfehlen folgende Druckereigenschaften

• Verwendung von zusätzlichem Kleber
• Beheizte Druckplatte
• Temperaturbereich 230-250 ° C

Nylon

Nylon ist ein zähes und halbflexibles Material, das eine hohe Schlag- und Abriebfestigkeit bietet. Es ist die ideale Wahl, um langlebige Teile zu drucken.

Nylon (auch Polyamid genannt) ist ein beliebter Werkstoff in der Kunststoffindustrie, der für seine Zähigkeit und Flexibilität bekannt ist.

Nylon-Filamente erfordern normalerweise Extrudertemperaturen nahe 250 ºC. Einige Marken erlauben jedoch aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung das Drucken bei Temperaturen bis zu 220 ºC.
Viele Drucker verfügen nicht über ein Hotend, der sicher 250 ºC erreichen kann, so dass diese Niedrigtemperaturversionen nützlich sein können und Ihnen möglicherweise die Notwendigkeit ersparen, Ihr Hotend aufzurüsten.

Eine große Herausforderung bei Nylon-Filamenten besteht darin, dass sie hygroskopisch sind, d.h. sie nehmen leicht Feuchtigkeit aus ihrer Umgebung auf.

Das Drucken von Nylon, nachdem es Feuchtigkeit aufgenommen hat, führt zu mehreren Problemen mit der Druckqualität, so dass die Lagerung von Filamenten sehr wichtig wird und besondere Aufmerksamkeit erfordert.

Nylon im Überblick

Pros

• robust und teilflexibel
• hohe Schlagfestigkeit
• kein unangenehmer Geruch beim Drucken
• gute Abriebfestigkeit

Nachteile

• anfällig für Warping
• luftdichte Lagerung erforderlich, um Wasseraufnahme zu verhindern
• unsachgemäß getrocknete Filamente können zu Druckfehlern führen
• Nicht geeignet für feuchte und nasse Umgebungen

Wir empfehlen folgende Druckereigenschaften

• Aufbewahrungsbox
• Beheizte Druckplatte
• geschlossener Bauraum
• Temperaturbereich 225-265 ° C

PVA

PVA ist allgemein bekannt für seine Fähigkeit, sich in Wasser aufzulösen und wird oft als Trägermaterial für komplexe Drucke verwendet.

PVA, oder Polyvinylalkohol, ist ein weiches und biologisch abbaubares Polymer, das sehr feuchtigkeitsempfindlich ist.

Wenn PVA Wasser ausgesetzt wird, löst es sich tatsächlich auf, was es zu einem sehr nützlichen Trägermaterial für den 3D-Druck macht.

Beim Drucken von sehr komplexen Formen oder solchen mit teilweise geschlossenen Hohlräumen können PVA-Träger verwendet und durch Lösen in warmem Wasser leicht entfernt werden. In solchen Situationen kann es schwierig gewesen sein, Standardhalterungen zu bedrucken oder zu entfernen.

PVA kann auch als Modellmaterial verwendet werden, wenn schnelle Prototypen angefertigt werden müssen.

Gefüllte Filamente

Es gibt Filamente am Markt die mit verschiedenen Materialien angereichtert werden wie zum Beispiel Holz, Kork oder sogar Metall

Holzfilamente sind typischerweise ein Verbundwerkstoff, der ein PLA-Basismaterial mit Holzstaub, Kork und anderen pulverförmigen Holzwerkstoffen kombiniert.
Normalerweise besteht das Filament aus ca. 30% Holzpartikeln, aber die genaue Menge kann je nach Marke variieren.

Die Beimischung dieser Partikel verleiht den 3D-Druckteilen die Ästhetik von echtem Holz. Dieses Filament ist auch weniger abrasiv als andere Verbundfilamente, wie z.B. kohlefasergefüllte und metallgefüllte, da Holzpartikel wesentlich weicher sind.
Es gibt einige holzähnliche Filamente auf dem Markt, die nur Holzfarben enthalten, aber keine eigentlichen Holzpartikel, so dass diese typischerweise ein ganz anderes Aussehen und Gefühl haben.

Metallgefüllte Filamente werden durch Einmischen eines feinen Metallpulvers in ein Grundmaterial hergestellt, wodurch ein einzigartiges metallisches Finish und zusätzliches Gewicht erzielt wird.

Metallgefüllte Filamente enthalten sehr feine Metallpulver wie Kupfer, Bronze, Messing und Edelstahl. Der Prozentsatz des Metallpulvers, der in jedes Filament eingegossen wird, kann je nach Hersteller variieren.

Durch das Vorhandensein dieses Metallpulvers ist der Filament wesentlich schwerer als herkömmliche Kunststoffe. Das bedeutet, dass die mit metallgefülltem PLA bedruckten Teile trotz gleicher Einstellungen und gleichem Materialverbrauch deutlich mehr wiegen als die Standard-PLAs.

Metallgefüllte Filamente neigen auch dazu, sehr abrasiv zu sein, da sie durch das Hotend extrudiert werden.

Eine Standard-Messingdüse ist zu weich und verschleißt schnell. Um dieses Filament effektiv bedrucken zu können, sollten Sie unbedingt auf eine verschleißfeste Düse umrüsten.

Es gibt andere metallähnliche Filamente auf dem Markt, die nur eine metallische Färbung haben können, die dem Filament hinzugefügt wurde. Diese Filamente enthalten kein echtes Metallpulver, so dass sie nicht viele der gleichen Vorteile wie die echten Metallfilamente aufweisen.

Pros allgemein

• Oberfläche ist ästhetisch ansprechend
• Aromatisch und angenehm duftend

Nachteile allgemein

• kleinere Düsen können im Laufe der Zeit zu partiellen Verstopfungen führen
• erfordert teilweise eine verschleißfeste Düse
• anfällig für stringing