Polycarbonat als Material für den 3D-Druck

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 hierbei um einen leichten und dennoch starken Thermoplast, der sich ideal für  professionelle Anwendungen eignet. Obwohl es aufgrund relativ hohen, geforderten Extrusions- und Plattentemperaturen nicht so einfach zu bedrucken ist wie PLA oder PETG, ermöglicht Polycarbonat im 3D-Druck die Herstellung komplexer Teile, die auf Schmelzablagerungsmaschinen hitzebeständig sind.

Herstellung und Eigenschaften von Polycarbonat

Polycarbonat ist ein Kunststoff, der in den 1950er Jahren von dem deutschen Pharma- und Agrochemieunternehmen Bayer AG patentiert wurde. Er wird durch Polykondensation von Bisphenol A und Phosgen, einer organischen und einer chemischen Komponente, hergestellt. Das in Salzform umgewandelte Bisphenol A reagiert mit Phosgen, das wiederum in einer chlorhaltigen Flüssigkeit gelöst ist. Auf diese Weise entsteht Polycarbonat, ein Material mit vielen Eigenschaften, die von einigen Industriezweigen geschätzt werden.

Polycarbonat wird hauptsächlich auf FFF-Maschinen extrudiert (Bild: Covestro)

PC ist bekannt dafür, dass er stoßfest, kratzfest und hitzebeständig ist. Außerdem ist es transparent und weist eine deutlich geringere Dichte als Glas auf, was ideale optische Eigenschaften ermöglicht. Allerdings ist es nicht beständig gegenüber Chemikalien und UV-Licht, sodass Sie es langfristig nicht zu stark dem Sonnenlicht aussetzen sollten. Da der Kunststoff Bisphenol-A-Partikel freisetzen kann, ist es nicht empfehlenswert, ihn für Anwendungen zu verwenden, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen.

PC für den 3D-Druck

Wie bereits erläutert, ist Polycarbonat überwiegend als Filament für den 3D-Druck erhältlich, weshalb wir uns auf diesen Formattyp konzentrieren werden. Zunächst einmal muss man wissen, dass Polycarbonat eine Extrusionstemperatur zwischen 260° und 290° C (bei manchen Filamenten sogar 320° C) und eine Heizplatte mit mindestens 110° C erfordert. Da es sich um einen Kunststoff handelt, der zu Warping neigt, ist eine gute Haftung auf der Heizplatte von entscheidender Bedeutung. Es wird übrigens dringend empfohlen, sich für eine zusätzliche Klebstofflösung für Ihr Tablett zu entscheiden, z. B. eine BuildTak-Beschichtung, um die Haftung der ersten Schicht zu verbessern.

3D-gedrucktes Abzweigrohr aus PC: Vorsicht vor dem Warping-Phänomen während des Drucks (Bild: Airwolf3D)

Wir empfehlen Ihnen außerdem, ein geschlossenes Gehäuse zu verwenden, um Temperaturschwankungen und damit Verformungen oder Risse zu vermeiden. Schließlich ist PC-Filament hygroskopisch, d. h. es nimmt Feuchtigkeit auf: Achten Sie also darauf, dass Sie es an einem trockenen Ort aufbewahren.

Anwendungen von Polycarbonat im 3D-Druck

Trotz eines aufwändigeren Druckverfahrens als bei anderen Thermoplasten auf dem Markt ist PC auf dem Markt für additive Fertigung recht weit verbreitet, da sich mit ihm hitzebeständige (bis 110 °C), zugfeste und besonders stabile Teile herstellen lassen. Es ist ein idealer Thermoplast für die Herstellung von mechanischen Teilen, Formen – insbesondere für das Thermoformen -, Scharnieren, funktionalen Prototypen oder auch Riemenscheibenlagern.

Polycarbonat ist besonders für seine Festigkeit bekannt (Bild: Simplify3D)

Polycarbonat ist ebenfalls durchsichtig und findet daher viele Anwendungen in der Optikbranche.

Hersteller und Preis

Die meisten Hersteller von 3D-Filamenten haben Polycarbonat in ihrem Sortiment. Dazu gehören Nanovia, 3DXTech, Polymaker, Filamentum, Kimya oder auch Maschinenhersteller wie Raise3D, UltiMaker oder Zortrax. Sie sollten wissen, dass einige Akteure die Festigkeit von Polycarbonat mit der Flexibilität von ABS verbinden: So finden sich einige PC-ABS-Rollen in den Materialportfolios der Hersteller.

Der Preis für eine Spule variiert zwangsläufig je nach Marke und Menge, aber rechnen Sie mit 40 bis 60 € für 750 Gramm.

Bild: Polymaker

PC kann auch mit Fasern verstärkt werden, z. B. mit Kohlenstoff oder Glas, um die Festigkeit des Materials zu erhöhen und es gleichzeitig leichter zu machen. Dies ist zwar nicht so üblich wie bei ABS oder PLA, aber chemisch durchaus möglich. Die Zugabe von Fasern erhöht natürlich den Preis einer Spule. Ein Beispiel: Bei 3DXTech kosten 750 Gramm kohlefaserverstärktes PC-Filament 88 Euro.

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*Titelbildnachweis: Makershop