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Polycarbonat im 3D-Druck

Auf 11. Februar 2020 von Sandra S. veröffentlicht

Polycarbonat, besser bekannt unter dem Akronym PC, ist ein Material, das auf dem 3D-Druckmarkt für seine Strapazierfähigkeit und Transparenz bekannt ist. Es handelt sich um einen leichten und dennoch starken Thermoplast, der sich ideal für  professionelle Anwendungen eignet. Obwohl es nicht so einfach zu bedrucken ist wie PLA oder PETG, weil es relativ hohe Extrusions- und Plattentemperaturen erfordert, ermöglicht Polycarbonat im 3D-Druck die Herstellung komplexer Teile, die auf Schmelzablagerungsmaschinen hitzebeständig sind.

Wahrscheinlich haben Sie schon einmal von Polycarbonat-Kunststoff gehört, vor allem wegen der Debatten über die Herstellung von Babyflaschen aus Kunststoff: Dieser Kunststoff kann tatsächlich gesundheitsgefährdende Bisphenol-A-Partikel freisetzen. In Frankreich wurden diese Flaschen vom Markt genommen. Globaler betrachtet wird dieses hauptsächlich durch Polykondensation – hier von Bisphenol A und Phosgen – gewonnen. Es wird hauptsächlich bei der Herstellung von Glas wegen seiner Transparenz, aber auch bei der Herstellung von Motorradhelmen oder kugelsicheren Fenstern wegen seiner hohen Strapazierfähigkeit verwendet.

3D-gedrucktes Teil aus Polycarbonat

Eigenschaften beim 3D-Druck

Wie Sie sehen können, wird PC von der additiven Fertigungsindustrie wegen seiner Stärke und Transparenz sehr geschätzt. Es hat eine viel geringere Dichte als Glas, was es besonders interessant für die Gestaltung von optischen Teilen, Schutzschirmen oder dekorativen Objekten macht. Das Polycarbonat-Filament kann Temperaturen von -150°C bis 140°C standhalten und erweitert damit die Anzahl der möglichen Anwendungen.

Dennoch verfügt Polycarbonat über einige Einschränkungen: Es ist ein hygroskopischer Thermoplast, d.h. es nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf. Wenn es nicht in einer trockenen Umgebung aufbewahrt wird, neigt es daher zum Aufquellen, was zu Extrusionsproblemen führt. Außerdem ist es sehr empfindlich gegenüber UV-Strahlung und Hydrolyse – sodass alle Anwendungen im Freien auszuschließen sind. Zudem weist der Polycarbonat-Faden einige Schwierigkeiten hinsichtlich der Haftung auf der Walze auf: Da seine Drucktemperatur hoch ist, neigt er dazu, sich von der Walze abzulösen (Verzugserscheinung). Dies ist auch ein Problem, welches bei ABS-Kunststoff (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer) auftritt.

Vorsicht ist beim Verziehen während des Druckens geboten (Bildnachweis: Airwolf3D)

Daher ist eine Heizplatte erforderlich: die meisten Hersteller empfehlen eine Temperatur zwischen 80 und 120°C. Auch die Extrusionstemperatur ist hoch (zwischen 260 und 310°C). Außerdem wird dringend empfohlen, eine geschlossene Kammer zu haben.

Akteure des Marktes

Die meisten Hersteller von 3D-Filamenten bieten Polycarbonat in ihrem Sortiment an: So beispielsweise Nanovia, 3DXTech, Polymaker, Kimya oder Maschinenhersteller wie Raise3D oder Stratasys. Diese bieten PC-ABS an, welches die Widerstandsfähigkeit von Polycarbonat mit der Flexibilität von ABS kombiniert. Der Preis einer Rolle variiert je nach Marke und gewählter Menge, liegt aber zwischen 30 und 60€ für 750 Gramm.

Polycarbonat kann mit Fasern wie Kohlenstoff oder Glas verstärkt werden, um die Festigkeit des Materials zu erhöhen und es gleichzeitig leichter zu machen. Dies erfolgt nicht so häufig wie bei ABS oder PLA, aber aus chemischer Sicht ist dies durchaus möglich. Das Hinzufügen von Fasern hat zudem eine Preissteigerung der Spule zur Folge.

*Beitragsbildnachweis: Makershop

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