HIPS als Material für den 3D-Druck

HIPS (High-Impact Polystyrene) ist ein thermoplastisches Polymer, das aus einer Mischung aus Polysyrol und Polybutadienkautschuk besteht. Viele beliebte Materialien im 3D-Druck zeichnen sich besonders dadurch aus, dass sie eine Resistenz gegenüber chemischen Lösungsmitteln haben. Im Fall von HIPS stellt die Löslichkeit jedoch einen großen Vorteil da, denn das Material wird im FDM-Druck in Filamentform vordergründig als Supportmaterial eingesetzt. Supportmaterialien, auch Stützstrukturen genannt, finden beim Druck von Teilen Anwendung, die über Winkel über 45 Grad verfügen, um das Abrutschen bzw. Abbrechen während des Drucks zu vermeiden. Nach dem Druck werden diese Strukturen entfernt, was bei Materialien wie HIPS mit hoher Löslichkeit einfacher ist. Erfahren Sie im Folgenden mehr über die Eigenschaften von HIPS in Filamentform und entdecken Sie die Vorteile, die dieses als Stützstruktur bietet.

Hauptmerkmale von HIPS im 3D-Druck

HIPS (High Impact Polystyrene) ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und einzigartigen Eigenschaften ein weit verbreitetes Material für den 3D-Druck. Das Material wird aus Polystyrol gewonnen, einem synthetischen Polymer, das häufig in verschiedenen Verbraucherprodukten zu finden ist. HIPS wird durch Extrusion hergestellt, wobei das Filament geschmolzen und dann durch eine Düse extrudiert wird, um die gewünschte Form Schicht für Schicht zu erzeugen. Es hat ähnliche Eigenschaften wie ABS, ist aber härter und stoßfester. Wie bereits erwähnt, zeichnet sich das Material vor allem durch seine vergleichsweise hohe Löslichkeit in Bezug auf bestimmte Chemikalien aus, was bei der Verwendung als Stützstruktur eine relativ problemlose Trennung ermöglicht. HIPS kann in einem bestimmten Lösungsmittel, wie z. B. Limonen, aufgelöst werden, ohne das gedruckte Hauptobjekt zu beschädigen. Diese Eigenschaft macht es perfekt für komplexe Designs und komplizierte Strukturen. Typischerweise wird es im Bereich des ABS-Drucks als Stützstruktur verwendet, wobei die temporäre Stabilität der HIPS-Form eine zentrale Rolle spielt. Außerdem hat es eine glatte und kratzfeste Oberfläche, ist hitzebeständig und seine weiße, durchscheinende Farbe vereinfacht die Einfärbung.

HIPS wird vordergründig als Stützstruktur verwendet (Bildnachweis: Zortrax).

Allerdings hat HIPS-Kunststoff trotz seiner Vorteile auch einige Nachteile, die berücksichtigt werden müssen. Ein Nachteil ist seine Anfälligkeit für den Abbau, wenn er verschiedenen Chemikalien wie Lösungsmitteln, Säuren und Laugen ausgesetzt ist. Dies kann im Laufe der Zeit zu Sprödigkeit, Verfärbung oder Zersetzung des Materials führen. Darüber hinaus hat HIPS eine geringe Temperaturbeständigkeit und kann in kalten Umgebungen spröde werden, so dass es für Anwendungen, die extremen Temperaturen ausgesetzt sind, nicht geeignet ist. Eine weitere Einschränkung ist die begrenzte Beständigkeit gegen UV-Licht, die bei längerer Exposition zu Vergilbung und Versprödung führt, was die Gesamtlebensdauer des Materials verkürzt.

Außerdem ist HIPS schnell entflammbar und kann sich leicht entzünden und verbrennen, weshalb es für Anwendungen, bei denen der Brandschutz eine Rolle spielt, ungeeignet ist. Im Vergleich zu anderen Kunststoffen hat HIPS eine relativ geringe Zugfestigkeit und ist möglicherweise nicht so stabil. Es ist nicht biokompatibel und sollte nicht für medizinische Anwendungen mit direktem Kontakt zu menschlichem Gewebe verwendet werden. Schließlich ist HIPS aufgrund seiner Anfälligkeit für UV-Licht, Feuchtigkeit und extreme Temperaturen nicht für die Verwendung im Freien geeignet, da all diese Faktoren den Abbau des Materials beschleunigen und seine Lebensdauer verkürzen können.

HIPS ist entflammbar und empfindlich gegenüber UV-Licht (Bild: Thompson Coburn LLP, Unsplash)

3D-Druck mit HIPS

Wenn Sie HIPS als Trägerstruktur verwenden, sollten Sie einen 3D-Drucker mit zwei Extrudern haben, die eine Temperatur zwischen 230 und 245 Grad erreichen können. Außerdem sollten Sie über ein Heizbett verfügen, das Temperaturen zwischen 90 und 110 Grad erreichen kann, da HIPS dazu neigt, sich zu verformen. Es wird auch empfohlen, einen 3D-Drucker mit einem verschließbaren Einbauraum zu verwenden, um Verformungen entgegenzuwirken. Sie sollten Ihre Atemwege schützen und für eine gute Belüftung sorgen, da beim Drucken mit HIPS giftige Dämpfe wie Styrol entstehen können.

Nach dem Druckvorgang sollten Sie warten, bis das gedruckte Teil vollständig abgekühlt ist, bevor Sie mit dem Entfernen der Stützstrukturen beginnen. Im Gegensatz zu PVA- oder BVOH-Strukturen muss HIPS mit Chemikalien entfernt werden. Daher sollten Sie es nur als Stützstruktur für Materialien wie ABS verwenden, da bestimmte andere Materialien empfindlich auf die chemische Limonsäure reagieren und das Bauteil dadurch beschädigt werden könnte. Vor dem Entfernen von Stützstrukturen mit Chemikalien empfiehlt es sich aus Kostengründen, große Teile zunächst von Hand zu entfernen, da ein Liter Chemikalie etwa 30 Euro kostet. Beim Umgang mit derartigen Flüssigkeiten sollten Sie Ihre Augen, Atemwege und Hände schützen, um Reizungen zu vermeiden.

Anwendungen

HIPS-Kunststoff, der für seine bemerkenswerten Eigenschaften bekannt ist, wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Eine häufige Anwendung ist die Produktverpackung, wo sein geringes Gewicht, seine Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und seine einfache Formbarkeit in verschiedenen Variationen eine beliebte Wahl darstellen. Es wird häufig für die Verpackung von Konsumgütern wie Spielzeug, Elektronik und Kosmetika verwendet. HIPS eignet sich auch gut für die Herstellung von Schildern und Displays, da es aufgrund seiner guten Formbeständigkeit auch bei wechselnden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen seine Form beibehält.

In der Automobilindustrie wird HIPS für die Herstellung von Innenteilen, wie z. B. Instrumententafeln, verwendet und profitiert dabei von seiner hohen Schlagfestigkeit und einfachen Verarbeitung. Sein geringes Gewicht, seine Schlagfestigkeit und seine Formbarkeit in verschiedenen Formen und Farben machen es zu einem idealen Material für die Herstellung von Spielzeug und Kinderprodukten. Darüber hinaus wird HIPS dank seiner außergewöhnlichen Dimensionsstabilität und Feuchtigkeitsbeständigkeit häufig als Gehäuse für elektrische und elektronische Geräte verwendet. Auch der medizinische Bereich profitiert von HIPS, da es aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, seines geringen Gewichts und seiner einfachen Verarbeitung für die Herstellung verschiedener medizinischer Geräte, einschließlich orthopädischer Schienen, verwendet wird. Schließlich wird HIPS aufgrund seiner Formbarkeit und seiner hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit für Lebensmittelverpackungen verwendet, insbesondere für die Herstellung von Schalenbehältern.

(Bild: Plastics technology)

Hersteller und Preis

HIPS-Kunststoff bietet im Vergleich zu anderen Materialien eine kostengünstige Lösung. Eine Filamentspule aus HIPS ist relativ preiswert und kann zu Preisen zwischen 15 und 33 € erworben werden. Es gibt namhafte Hersteller wie iGo3D, Zortrax, 3Dmensionals und MatterHackers, die HIPS-Filamente zum Kauf anbieten. Es ist jedoch wichtig, vor dem Kauf bestimmte Faktoren zu berücksichtigen. Es wird empfohlen, die Inhaltsstoffe der HIPS-Filamente genau zu prüfen, da einige von ihnen Zusatzstoffe enthalten können, die den Druckprozess erleichtern, aber auch die Entfernung nach dem Druck erschweren können.

Bei der Auswahl eines HIPS-Herstellers oder -Lieferanten sind neben dem Filamentpreis auch andere Aspekte als nur die Kosten zu berücksichtigen. Faktoren wie Qualität, Zuverlässigkeit, Produktkonsistenz, Kundenbetreuung und Lieferfristen sollten berücksichtigt werden. Eine gründliche Recherche, der Vergleich von Angeboten und das Lesen von Kundenrezensionen oder Erfahrungsberichten können helfen, eine fundierte Entscheidung zu treffen. Es lohnt sich auch, lokale Lieferanten oder Händler zu erkunden, da sie möglicherweise wettbewerbsfähige Preise und eine günstige Logistik für die Beschaffung von HIPS-Filamenten bieten. Gespräche mit Fachleuten aus der Branche oder Empfehlungen von einschlägigen Fachverbänden können wertvolle Einblicke in namhafte Hersteller, Lieferanten und Preistrends auf dem HIPS-Markt geben.

Haben Sie bereits HIPS als Stützstruktur oder für andere Zwecke im 3D-Druck verwendet? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder  LinkedIN  mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.

*Titelbildbildnachweis: Felfil