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ABS Kunststoff als Material für den 3D-Druck

Auf 6. Juni 2019 von Ann-Kathrin L. veröffentlicht
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Der Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, kurz ABS, ist ein in der Industrie weit verbreitetes thermoplastisches Polymer, das vor allem für seine gute Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen und sein geringes Gewicht bekannt ist. Hauptsächlich im Haushaltsgerätebereich verwendet, findet es sich auch in Bootsrümpfen, Dekorationen oder Spielzeug, vor allem aber in den berühmten LEGO-Steinen. Der Kunststoff ist auch beim FDM-3D-Druckverfahren sehr beliebt, in dem PLA sicherlich eines der am häufigsten verwendeten Materialien ist.

In diesem Artikel werden wir nicht nur auf die wichtigsten Eigenschaften von ABS eingehen, sondern auch die Druckparameter und Anwendungsfälle des Materials genauer unter die Lupe nehmen.

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LEGO-Steine werden aus dem Kunststoff ABS gefertigt

Die Herstellung und Anwendungsbereiche von ABS-Kunststoff

Der ABS-Kunststoff, der seit 1990 entwickelt wird, ist ein so genanntes „Terpolymer“, das am häufigsten durch Polymerisation von Acrylnitril und Styrol in Gegenwart von Polybutadien hergestellt wird. Üblicherweise sind die Mengenzusammensetzungen 20% Acrylnitril, 25% Butadien und 55% Styrol. Die Eigenschaften des Kunststoffes können daher bei Veränderung dieser Proportionen variieret werden. Styrol ist der Stoff, der ABS seine Steifigkeit und seinen Glanz verleiht, während Butadien ihm seine Schlagfestigkeit und seine Tieftemperatureigenschaften verleiht.

Die Spritzgussindustrie zählt zu den Hauptverbrauchern des Kunststoffes. Das liegt daran, dass das Material sich durch eine gute Steifigkeit, hohe Schlagfestigkeit und große Leichtigkeit auszeichnet und dabei preislich sehr günstig ist. Seit einigen Jahren ist es auch im Markt für FDM-3D-Druck ein beliebtes Material. Das macht es zu einem der ersten Filamente, das neben PLA in diesem Sektor verwendet wird. Beide Materialien sind einfacher zu drucken als andere technische Thermoplaste und dazu noch preiswerter.

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ABS-Kunststoff ist im Spritzguss weit verbreitet (Bildnachweis: Plastic Precision Molding).

Die Eigenschaften von ABS-Filamenten im 3D-Druck

Erhältlich in Form von 3D-Druckfilamenten mit einem Durchmesser von 1,75 mm oder 2,85 mm und in verschiedenen Farben, hat ABS interessante Eigenschaften für viele Branchen, die Funktionsteile oder Prototypen in 3D drucken wollen. Obwohl es schwieriger zu drucken ist als PLA, bleibt ABS aufgrund seiner Stoß- und Hochtemperaturbeständigkeit (zwischen -20°C und 80°C) ein sehr beliebtes Material für 3D-Druckprofis. Es ist opak, bietet glatte und glänzende Oberflächen und kann durch chemische Prozesse mit Aceton verschweißt werden.

Es hat eine Schmelztemperatur von ca. 200°C. Deshalb wird empfohlen, dass die Extrusionstemperatur des 3D-Druckers zwischen 230 und 260°C liegt. Beim Drucken von ABS ist die Verwendung einer Heizplatte (zwischen 80 und 130°C) zwingend erforderlich: Es handelt sich um einen Kunststoff, der bei Kontakt mit der Umgebungsluft schrumpft, wodurch natürlich auch das Teil schrumpft (oder sich verformt) und sich somit von der Platte löst. Für große Teile ist es sogar ratsam, einen Spezialkleber wie Kapton oder einen Klebelack zu verwenden. Schließlich ist ein 3D-Drucker mit geschlossenem Gehäuse vorzuziehen, da ABS-Kunststoff Partikel in die Luft abgibt, die für den Benutzer gefährlich sein können.

Was die Supportmaterialien angeht, ist ABS leicht mit HIPS zu drucken, einem Material, das die gleichen Tray- und Extrusionstemperaturen aufweist. Der Träger löst sich schnell in D-Limonen, einem Lösungsmittel auf Zitronenbasis.

Beim Drucken mit ABS ist eine geringe Nachbearbeitung erforderlich – ein entscheidender Vorteil, der bei der Herstellung komplexer Teile Zeit spart. Es kann lackiert werden und ist sehr widerstandsfähig, was heißt, dass auch nach einiger Zeit keine Verformungen entstehen. Außerdem ist es ein Material, das trocken gelagert werden muss, da es Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt, was das Drucken erheblich erschweren könnte.

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Lösungen wie die PolyBox ermöglichen es, die Filamente vor Feuchtigkeit zu schützen.

Die wichtigsten Hersteller von ABS-Filamenten

Mittlerweile bieten viele Hersteller ABS-Kunststoff in Form von Filamenten an. Zu den Wichtigsten gehören der historische Lieferant Stratasys, der chinesische Hersteller Esun, aber auch Ultimaker, FormFutura und Innofil3D. Es gibt eine große Auswahl an Farben, deren Preise je nach Marke zwischen 15 € und 60 € liegen.

Beachten Sie, dass es verstärkte Filamente gibt, bei denen dem ABS Additive zugesetzt werden: Zum Beispiel gibt es ABS auf Basis von Kohlefasern oder Aramidfasern, besser bekannt als Kevlar. Diese Fasern reduzieren beispielsweise das Verformungsproblem und sorgen so für mehr Präzision. Kohlenstoff verstärkt die mechanischen Eigenschaften des Materials. Diese technischeren Materialien sind in der Regel teurer und haben unterschiedliche Druckparameter.

Heutzutage bieten viele Hersteller ABS-Filamente an.

Obwohl ABS-Kunststoff hauptsächlich im FDM-3D-Druck verwendet wird, gibt es auch ein Harz aus diesem Kunststoff für die Stereolithographie, das die gleichen mechanischen Eigenschaften wie Thermoplast aufweist.

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