{"id":249,"date":"2023-07-11T11:00:36","date_gmt":"2023-07-11T09:00:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=249"},"modified":"2024-06-07T12:56:26","modified_gmt":"2024-06-07T10:56:26","slug":"3d-druck-materialien-kunststoffe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-druck-materialien-kunststoffe\/","title":{"rendered":"Kunststoffe als Material f\u00fcr den 3D-Druck"},"content":{"rendered":"

Ein Kunststoff ist ein aus synthetischen oder halbsynthetischen Verbindungen hergestelltes Material, das die Eigenschaft hat, formbar zu sein. Die meisten Kunststoffe auf dem Markt sind vollst\u00e4ndig synthetisch und werden am h\u00e4ufigsten aus Erd\u00f6lchemikalien gewonnen. Angesichts der wachsenden Besorgnis um die Umwelt sind jedoch auch Kunststoffe aus erneuerbaren Materialien wie Polymilchs\u00e4ure (PLA)<\/a> auf dem Markt beliebt. Aufgrund ihrer niedrigen Kosten, einfachen Herstellung, Vielseitigkeit und Wasserbest\u00e4ndigkeit werden Kunststoffe in einer Vielzahl von Produkten und Sektoren verwendet, so auch f\u00fcr die additive Fertigung<\/a>.<\/p>\n

Im folgenden Leitfaden werfen wir einen Blick auf die g\u00e4ngigsten Kunststoffe f\u00fcr den 3D-Druck<\/a>. Mithilfe des, laut des Hubs Reports 2023<\/a>, popul\u00e4rsten 3D-Druckverfahren, FDM\/FFF, werden\u00a0Teile durch die Extrusion von Kunststofffilamenten hergestellt. Die Pr\u00e4zision auf FDM-Maschinen ist jedoch nicht die Gleiche wie bei anderen 3D-Druckverfahren wie z. B. bei SLS<\/a> oder SLA<\/a>. Kunststoffe werden bei dieser Technologie h\u00e4ufig zur Herstellung von Prototypen verwendet. Daher k\u00f6nnen sich Hersteller bei Industrie- und Endprodukten entweder f\u00fcr SLS- (unter Verwendung von Kunststoffpulvern) oder SLA-Verfahren (unter Verwendung von Kunststoffharzen<\/a>) entscheiden, die eine h\u00f6here Genauigkeit und Qualit\u00e4t der gedruckten Teile gew\u00e4hrleisten. Zwei weitere Technologien, bei denen Kunststoffe verwendet werden k\u00f6nnen, sind Material Jetting<\/a> und Multi Jet Fusion<\/a>.<\/p>\n

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Kunststoff-Filamente sind in verschiedenen Farben erh\u00e4ltlich (Bild: AGRU)<\/p><\/div>\n

Welche Kunststoffe k\u00f6nnen also in der additiven Fertigung verwendet werden? Der Kunststoff sollte in Filament- oder Pulverform schmelzen, um das zu druckende Objekt Schicht f\u00fcr Schicht zu formen. Harze sollen hingegen erh\u00e4rten, sodass ein robustes Teil entstehen kann. Jeder Kunststoff erfordert w\u00e4hrend des Druckprozesses unterschiedliche 3D-Druckparameter und verleiht den Teilen unterschiedliche Eigenschaften. Wir geben Ihnen einen \u00dcberblick \u00fcber verschiedene Kunststoff-Materialien, die im 3D-Druck verwendet werden k\u00f6nnen.<\/p>

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ABS<\/strong><\/h4>\n

Es ist das Flaggschiffmaterial von Legosteinen, welches auch in der Karosserie, bei Haushaltsger\u00e4ten und vielen Dachanwendungen weit verbreitet ist. Acrylnitril-Butadien-Styrol, kurz ABS, ist der am h\u00e4ufigsten verwendete Kunststoff in der Industrie. Er geh\u00f6rt zu der Familie der Thermoplasten und hat eine auf Polybutadien basierte Elastomerbasis, welche ihn flexibler und sto\u00dffester machen. ABS wird haupts\u00e4chlich in der Schmelzschichttechnik (FDM) eingesetzt und ist daher f\u00fcr die meisten hauseigenen Drucker erh\u00e4ltlich. ABS kann auch in Form von Harz vorliegen, sodass es sich f\u00fcr SLA<\/a> oder Polyjet-Verfahren eignet. Das Material hat eine Drucktemperatur zwischen 230\u00b0C und 160\u00b0C und kann sehr niedrige (-20\u00b0C) und sehr hohe (80\u00b0C) Temperaturen vertragen. Zus\u00e4tzlich zu seiner guten Festigkeit bietet dieses Material eine polierte Oberfl\u00e4che, ist wiederverwendbar und kann durch chemische Prozesse (mit Aceton) geschwei\u00dft werden. Es ist jedoch nicht biologisch abbaubar und schrumpft im Kontakt mit Luft, weshalb die Druckplattform beheizt werden muss. Wir empfehlen ABS bei einem 3D-Drucker mit geschlossenem Geh\u00e4use zu verwenden, um die Partikelemissionen zu begrenzen, die beim Drucken freigesetzt werden k\u00f6nnen. Weitere Informationen k\u00f6nnen Sie in unserem Leitfaden zu ABS<\/a> finden.<\/p>\n

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Teile, die aus ABS hergestellt wurden. (Bild: Simplify3D)<\/p><\/div>\n

PLA<\/strong><\/h4>\n

Polymilchs\u00e4ure oder PLA<\/a> ist im Gegensatz zu ABS<\/a> biologisch abbaubar, da es aus nachwachsenden Rohstoffen (Maisst\u00e4rke) hergestellt wird. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist die geringe Schrumpfung im 3D-Druck, weshalb beim Drucken keine Heizplatte ben\u00f6tigt wird. Die Drucktemperatur sollte nicht zu hoch sein und zwischen 190\u00b0C und 230\u00b0C liegen. PLA liegt in der Regel in Form von Filamenten vor und ist ein beliebtes Material f\u00fcr den FDM-Druck. Im Gegensatz zu ABS, ist PLA weniger widerstandsf\u00e4hig, allerdings einfacher zu handhaben. PLA wird h\u00e4ufig von Anf\u00e4ngern f\u00fcr die Herstellung von dekorativen Elementen oder kleinen Spielzeugen verwendet, doch auch in der Industrie wird das Material beispielsweise f\u00fcr das Prototyping eingesetzt. Dieses allgemein lichtdurchl\u00e4ssige Material wird von den meisten FDM-3D-Druckern verwendet und ist in einer Vielzahl von Farben erh\u00e4ltlich. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu PLA.<\/a><\/p>\n

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(Bild: Simplify3D)<\/p><\/div>\n

ASA<\/h4>\n

Technisch bekannt als Acrylnitril-Styrolacrylat hat dieses Material \u00e4hnliche Eigenschaften wie ABS, aber eine bessere Best\u00e4ndigkeit gegen UV-Strahlen. Beim Drucken k\u00f6nnen dennoch einige Komplikationen auftreten, weshalb empfohlen wird, eine Heizplatte zu verwenden. Die Druckparameter sind denen von ABS sehr \u00e4hnlich \u2013 im Falle von ASA muss darauf geachtet werden, 3D-Drucker mit geschlossenem Geh\u00e4use zu verwenden oder aufgrund von Styrolemissionen im Freien zu drucken. Teile, die mit ASA gedruckt worden sind, sind stabil und sehr langlebig. Eine ausf\u00fchrlichere Beschreibung \u00fcber ASA erhalten Sie in unserem Leitfaden<\/a>.<\/p>\n

\"Kunststoffe\"

(Bild: Stratasys)<\/p><\/div>\n

PET<\/h4>\n

Polyethylenterephthalat, besser bekannt als PET, kommt haupts\u00e4chlich in Einwegflaschen aus Kunststoff vor. Es ist ein ideales Filament f\u00fcr Objekte, die f\u00fcr den Lebensmittelkontakt vorgesehen sind. Es ist halbsteif und gut best\u00e4ndig. Um die besten Druckergebnisse zu erzielen, ist es notwendig, Temperaturen von 75\u00b0C bis 90\u00b0C zu erreichen. Meistens als lichtdurchl\u00e4ssiges Filament vermarktet, gibt es verschiedene Varianten wie PETG<\/a>, PETE und PETT. Au\u00dferdem ist es ein Filament, das beim Drucken keinen Geruch freisetzt und zu 100% recycelbar ist.<\/p>\n

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3D-gedruckte Flaschen aus recycelten PET-Flaschen (Bild: b-Pet)<\/p><\/div>\n

PETG<\/h4>\n

PETG, oder auch glykolisiertes Polyester, ist ein Thermoplast, der auf dem Markt der additiven Fertigung weit verbreitet ist und sowohl die Simplizit\u00e4t des PLA-3D-Drucks als auch die Widerstandsf\u00e4higkeit von ABS vereint. Es ist ein amorpher Kunststoff, der zu 100 % wiederverwertet werden kann. Er hat die gleiche chemische Zusammensetzung wie Polyethylenterephthalat, besser bekannt als PET, welchem Glykol hinzugef\u00fcgt wurde, um seine Spr\u00f6digkeit und damit seine Zerbrechlichkeit zu verringern. Erfahren Sie mehr \u00fcber PETG in unserem Leitfaden<\/a>.<\/p>\n

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(Bild: Taulman3D)<\/p><\/div>\n

Polycarbonat (PC)<\/h4>\n

Polycarbonat (PC) ist ein sehr widerstandsf\u00e4higes Material, welches f\u00fcr technische Anwendungen entwickelt wurde. Dieses Material ist in der Lage, hohen Temperaturen bis 150\u00b0C ohne Verformung Stand zuhalten. Polycarbonat absorbiert Feuchtigkeit aus der Luft, was die Leistung und Druckfestigkeit beeintr\u00e4chtigen kann. Daher sollte es in luftdichten Boxen gelagert werden. PC wird in der Welt der additiven Fertigung besonders wegen seiner Festigkeit und Transparenz gesch\u00e4tzt. Es hat eine viel geringere Dichte als Glas, was es besonders interessant f\u00fcr die Gestaltung optisch sichtbarer Teile, Schutzscheiben oder dekorativer Objekte macht. Detaillierte Informationen \u00fcber PC erhalten Sie in unserem Leitfaden<\/a>.<\/p>\n

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Ein 3D-gedrucktes Teil aus dem Kunststoff Polycarbonat.(Bild: IMC Grupo)<\/p><\/div>\n

Hochleistungs-Kunststoffe (PEEK, PEKK, ULTEM)<\/h4>\n

Die fortschreitende Entwicklung der 3D-Drucktechnologien hat zur umfangreichen Erforschung neuer Druckmaterialien gef\u00fchrt und die Entwicklung einer ganzen Reihe von Hochleistungs-Filamenten veranlasst. Diese haben mechanisch \u00e4hnliche Eigenschaften wie Metalle. Es gibt mehrere Arten von Hochleistungs-Kunststoffen f\u00fcr den 3D-Druck wie PEEK, PEKK oder ULTEM<\/a>. Diese geh\u00f6ren den Polyaryletherketonen (PAEK) und Polyetherimide (PEI) an. Unter anderem zeichnen sich die benannten Kunststoffe durch ihre sehr hohe mechanische und thermische Best\u00e4ndigkeit aus und sind gleichzeitig deutlich leichter als diverse Metalle. Diese Eigenschaften machen sie in der Luft- und Raumfahrt<\/a>, in der Automobilbranche<\/a> und in der Medizin<\/a> sehr attraktiv.<\/p>\n

Hochleistungspolymere k\u00f6nnen nicht mit allen auf dem Markt verf\u00fcgbaren FDM-Druckern gedruckt werden, so hat sich unter anderem das Unternehmen Apium auf die Herstellung von 3D-Druckern f\u00fcr den Druck von Hochleistungspolymeren spezialisiert. 3D-Drucker f\u00fcr diese Kunststoffe m\u00fcssen \u00fcber eine Heizplatte verf\u00fcgen, die mindestens 230\u00b0C erreichen kann sowie eine Extrusion bei 350\u00b0C und eine geschlossene Kammer. Heute werden etwa 65% dieser Materialien mit der FDM-Technologie gefertigt, aber sie sind auch in Pulverform erh\u00e4ltlich, die mit SLS kompatibel sind. Erfahren Sie mehr in unseren Leitf\u00e4den zu PEEK<\/a> und PEKK<\/a>.<\/p>\n

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(Bild: VisionMiner)<\/p><\/div>\n

Polypropylen (PP)<\/h4>\n

Polypropylen ist ein weiterer Kunststoff, der im Automobilbereich, in der Textilbranche und bei der Herstellung von Hunderten von Alltagsgegenst\u00e4nden weit verbreitet ist. PP ist f\u00fcr seine Verschlei\u00dffestigkeit, seine F\u00e4higkeit, St\u00f6\u00dfe zu d\u00e4mpfen sowie f\u00fcr seine verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfige H\u00e4rte und Flexibilit\u00e4t bekannt. Zu den Nachteilen des Materials geh\u00f6ren jedoch seine geringe Resistenz gegen\u00fcber niedrigen Temperaturen und seine Empfindlichkeit gegen\u00fcber UV-Strahlen, die eine Ausdehnung des Materials verursachen k\u00f6nnen. Eine ausf\u00fchrlichere Zusammenfassung des Materials erhalten Sie hier<\/a>.<\/p>\n

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(Bild: Simplify3D)<\/p><\/div>\n

Verbundwerkstoffe<\/h4>\n

Verbundwerkstoffe sind \u00e4u\u00dferst vorteilhaft, wenn es um die Herstellung leichter und dennoch fester Teile geht. Die Fasern verleihen einem Teil Festigkeit, ohne zus\u00e4tzliches Gewicht beizutragen, weshalb wir Verbundwerkstoffe<\/a> auch als faserverst\u00e4rkte Materialien bezeichnen. Es gibt zwei Arten von Verst\u00e4rkungen: Kurzfaser oder Endlosfaser. Im ersten Fall werden geschnittene Fasern, die aus Segmenten mit einer L\u00e4nge von weniger als einem Millimeter bestehen, in herk\u00f6mmliche Kunststoffe f\u00fcr den 3D-Druck gemischt, um die Steifigkeit und in geringerem Ma\u00dfe die Festigkeit von Bauteilen zu erh\u00f6hen. Geschnittene Fasern k\u00f6nnen mit Thermoplasten wie Nylon,<\/a> ABS<\/a> oder PLA<\/a> gemischt werden. Die Endlosfaser bietet im Gegenzug eine h\u00f6here Leistung. Dabei ist die Handhabung etwas schwieriger, da die Fasern kontinuierlich in den Thermoplast integriert werden m\u00fcssen, w\u00e4hrend dieser extrudiert wird. So verwendet beispielsweise das Unternehmen Mark3D eine Kombination aus der FDM-Technologie und der Continuous Fibre Fabrication (CFF), um mit Endlosfasern zu drucken. Dabei werden die Endlosfasern \u00fcber eine zweite D\u00fcse im Druckkopf in das Bauteil gelegt. Teile, die mit Endlosfasern hergestellt sind, weisen dabei sogar eine h\u00f6here Festigkeit aus als Aluminium. Die im Bereich des 3D-Drucks haupts\u00e4chlich verwendete Faser ist die <\/span>Carbonfaser<\/a>, aber es gibt auch andere Fasern wie Glasfaser oder Kevlar. Weitere Informationen finden Sie in unserem <\/span>Leitfaden<\/a>.<\/span><\/p>\n

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(Bild: Markforged)<\/p><\/div>\n

Hybride Materialien<\/h4>\n

Es gibt verschiedene Arten von Materialien, die eine Basis, wie PLA, mit einem Pulver mischen, das ihnen eine andere Farbe oder Oberfl\u00e4che verleiht. Dabei handelt es sich grunds\u00e4tzlich um Filamente, die normalerweise zu 70% aus PLA und zu 30% aus Hybridmaterial bestehen. Auf dem heutigen Markt finden wir Filamente aus Bambus, Kork, Holz<\/a> und mehr. Die Anwesenheit dieser Materialien verleiht dem Filament eine organischere Endstruktur. Au\u00dferdem gibt es Maschinen, die die FDM-Technologie als Basis nutzen, um Metall zu extrudieren, so bieten beispielweise die Unternehmen Colorfabb<\/a> oder BASF 3D-Metallfilament an. Dadurch erhalten 3D-Druckobjekte je nach gew\u00e4hltem Metall eine andere Farbe: Kupfer, Bronze, Silber und viele weitere Farben.<\/p>\n

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(Bild: BASF)<\/p><\/div>\n

L\u00f6sliche Materialien<\/h4>\n

L\u00f6sliche Materialien sind Materialien, die mit der Absicht gedruckt werden, in einem k\u00fcnftigen Stadium des Herstellungsprozesses aufgel\u00f6st zu werden. Die beiden gebr\u00e4uchlichsten l\u00f6slichen Filamentmaterialien sind HIPS<\/a> (High Impact Polystyrol) und PVA<\/a> (Polyvinylacetat). HIPS hat \u00e4hnliche Eigenschaften wie ABS und kann mit Limonen aufgel\u00f6st werden, w\u00e4hrend PVA mit Wasser (bis zu 70 \u00b0C) aufgel\u00f6st werden kann. Es gibt auch BVOH-Filamente, die immer beliebter werden, insbesondere in Doppelextruder-Druckern<\/a>. Dies liegt daran, dass das Material in Wasser l\u00f6slich ist und nach Meinung von Experten eine noch h\u00f6here L\u00f6slichkeit als PVA aufweist.<\/p>\n

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(Bild: Simplify3D)<\/p><\/div>\n

Flexible Materialien<\/h4>\n

Wie wir sehen k\u00f6nnen, sind heutzutage viele verschiedene Arten von Kunststoffen f\u00fcr den 3D-Druck auf dem Markt erh\u00e4ltlich. Ein sehr beliebtes Material stellt dabei das flexible Filament dar. Es ist vergleichbar mit PLA, wird aber auf Basis von TPE oder TPU<\/a> hergestellt. Der Vorteil von diesem Filament ist, dass es die Entwicklung von verformbaren Objekten erm\u00f6glicht. Im Allgemeinen haben diese Kunststoffe die gleichen Druckeigenschaften wie PLA und k\u00f6nnen unterschiedliche Steifigkeitsgrade aufweisen. Dabei wird empfohlen, die Kompatibilit\u00e4t des Materials mit dem Extruder zu \u00fcberpr\u00fcfen, um eine Verstopfung der D\u00fcse zu vermeiden. Auch andere Materialien, wie Silikon oder die sogenannten hochqualitativen CLIP Harze, wie EPU 40 oder FPU 50 erm\u00f6glichen die Herstellung flexibler Bauteile mit dem 3D-Druck.<\/p>\n

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(Bild: Simplify3D)<\/p><\/div>\n

Polyamide<\/h4>\n

Aus Polyamid hergestellte Objekte werden in der Regel aus einem feinen, wei\u00dfen, k\u00f6rnigen Pulver mit der SLS-Technologie hergestellt. Es sind jedoch auch Filamente aus dem Material erh\u00e4ltlich, die bei der Fused Deposition Modellierung (FDM) verwendet werden. Aufgrund dessen guten Biokompatibilit\u00e4t k\u00f6nnen Polyamide zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen (ausgenommen sind Lebensmittel, die Alkohol enthalten). Polyamide bestehen aus teilkristallinen Strukturen und weisen ein ausgewogenes Verh\u00e4ltnis von chemischen und mechanischen Eigenschaften auf, die eine gute Stabilit\u00e4t, Steifigkeit, Flexibilit\u00e4t und Sto\u00dffestigkeit bieten. Diese Vorteile bedeuten, dass das Material viele branchen\u00fcbergreifende Anwendungen hat und einen hohen Detailgrad bietet. Aufgrund dessen hoher Qualit\u00e4t, werden Polyamide bei der Herstellung von Zahnr\u00e4dern, Teilen f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt<\/a>, den Automobilmarkt<\/a>, die Robotik, medizinische Prothesen<\/a> und Spritzgussformen verwendet.<\/p>\n

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Bildnachweis: Sculpteo<\/p><\/div>\n

Alumide<\/h4>\n

Objekte aus Alumide werden im SLS-Verfahren aus einer Kombination von Polyamiden und Aluminium<\/a>pulver hergestellt. Das Material hat eine leicht por\u00f6se Oberfl\u00e4che und ein k\u00f6rniges Aussehen mit gro\u00dfer Festigkeit und guter Temperaturbest\u00e4ndigkeit (bis zu 172 \u00b0C). Bei der Verwendung von Alumide sind jedoch einige Nachbearbeitungen erforderlich, wie\u00a0 das Schleifen, Beschichten oder Fr\u00e4sen. Alumide wird f\u00fcr komplexe Modelle, Designst\u00fccke oder f\u00fcr die Kleinserienproduktion von Funktionsmodellen verwendet, die eine hohe Steifigkeit und ein dem Aluminium \u00e4hnliches Aussehen ben\u00f6tigen. Dieser Technik sind nur wenige geometrische Grenzen gesetzt.<\/p>\n

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(Bild: Sculpteo)<\/p><\/div>\n

Welche Kunststoffe haben Sie bereits f\u00fcr den 3D-Druck eingesetzt? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf\u00a0Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0 mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ein Kunststoff ist ein aus synthetischen oder halbsynthetischen Verbindungen hergestelltes Material, das die Eigenschaft hat, formbar zu sein. Die meisten Kunststoffe auf dem Markt sind vollst\u00e4ndig synthetisch und werden am h\u00e4ufigsten aus Erd\u00f6lchemikalien gewonnen. Angesichts der wachsenden Besorgnis um die…<\/p>\n","protected":false},"author":6046,"featured_media":48700,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[38,49,12],"tags":[],"class_list":["post-249","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3d-materialien","category-aktuelles","category-materialien"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6046"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=249"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":56466,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249\/revisions\/56466"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/48700"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=249"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=249"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=249"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}