{"id":61266,"date":"2025-02-11T15:00:56","date_gmt":"2025-02-11T14:00:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=61266"},"modified":"2025-02-11T14:22:52","modified_gmt":"2025-02-11T13:22:52","slug":"chemisches-glaetten-fuer-die-nachbearbeitung-von-3d-gedruckten-teilen-110220251","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/chemisches-glaetten-fuer-die-nachbearbeitung-von-3d-gedruckten-teilen-110220251\/","title":{"rendered":"Chemisches Gl\u00e4tten f\u00fcr die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen\u00a0"},"content":{"rendered":"

Viele Teile sind nach dem 3D-Druck nicht direkt einsatzbereit und je nach gew\u00e4hltem Druckverfahren muss eine anschlie\u00dfende Reinigung<\/a> und Nachbearbeitung<\/a> der Teile erfolgen. Auf diese Weise k\u00f6nnen die mechanischen Eigenschaften des Objekts verbessert werden oder die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit verfeinert werden. Es gibt eine Vielzahl von Techniken, die daf\u00fcr infrage kommen, jedoch sind sie immer von der Drucktechnologie, dem Material und der Anwendung abh\u00e4ngig. Unter den Methoden f\u00fcr die Oberfl\u00e4chenbehandlung von Kunststoffteilen erfreut sich das chemische Gl\u00e4tten immer gr\u00f6\u00dferer Beliebtheit. <\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Dabei handelt es sich um ein physikalisch-chemisches Verfahren, wodurch die Oberfl\u00e4che von Thermoplasten verdichtet und gegl\u00e4ttet wird. Per Dampfzufuhr wird die Chemikalie auf das Bauteil aufgetragen, weshalb das Verfahren auch <\/span>vapor smoothing<\/span><\/i><\/a>\u00a0 genannt wird. Je intensiver und l\u00e4nger die chemische Behandlung erfolgt, desto gl\u00e4nzender und glatter ist das 3D-gedruckte Teil. Doch wie funktioniert das und was gibt es dabei zu beachten?<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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Chemisches Gl\u00e4tten ist ein Nachbearbeitungsverfahren, um glatte Oberfl\u00e4chen bei 3D-gedruckten Teilen zu erzielen. (Bild: Xometry)<\/p><\/div>\n

Wie funktioniert chemisches Gl\u00e4tten?<\/span>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Das Prinzip des chemischen Gl\u00e4ttens besteht darin, dass die oberste Druckschicht durch die Dampf-Chemikalien-Einwirkung wieder verfl\u00fcssigt wird, und sich die Oberl\u00e4chenmolek\u00fcle neu anordnen, sodass sich die Oberfl\u00e4chenstruktur verbessert. Der Vorgang erfolgt in einer hermetischen, beheizten Kammer, in der die 3D-gedruckten Teile platziert werden. Das gew\u00e4hlte chemische L\u00f6sungsmittel wird dann erhitzt und der Dampf durch ein Zufuhrsystem in die Kammer geleitet. Dort kondensiert der Chemikalien-Dampf an der Oberfl\u00e4che der\u00a0Bauteile und setzt eine Reaktion in Gang, wodurch die oberste Schicht der Teile teilweise schmilzt. Dieser Effekt f\u00fchrt dazu, dass raue Stellen oder Poren ausgeglichen werden und eine ausgeglichene, glatte\u00a0 Oberfl\u00e4che zur\u00fcckbleibt.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>

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In Vapor Smoothing Anlagen ist diese Gl\u00e4ttungskammer bereits integriert. Der Nachbearbeitungsvorgang l\u00e4uft dort automatisch in mehreren Schritten ab. Nach dem Erhitzen der Teile, dem Hinzuf\u00fcgen des L\u00f6sungsmittels und der chemischen Schmelze wird das L\u00f6sungsmittel dort automatisch abgesaugt, sodass keine R\u00fcckst\u00e4nde auf den Bauteilen bleiben. Auch die Trocknung der Teile erfolgt direkt in der Maschine.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Das beste Ergebnis l\u00e4sst sich erzielen, indem die verschiedenen Bauteile sich nicht ber\u00fchren und auf einem Gitter platziert oder aufgeh\u00e4ngt werden. So kann sichergestellt werden, dass die chemische Behandlung von allen Seiten erfolgt und ein homogenes Ergebnis folgt. Nun weisen gerade additiv gefertigte Teile h\u00e4ufig komplexe Geometrien auf, die das Aufh\u00e4ngen und Platzieren erschweren. In diesem Fall m\u00fcssen je nach Bauteilgeometrie tempor\u00e4re \u00d6sen angebracht werden, oder sogar Aufh\u00e4ngungen im Designprozess mitgedacht werden. Diese k\u00f6nnen anschlie\u00dfend an das chemische Gl\u00e4tten entfernt werden.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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Die 3D-gedruckten Teile werden in der Kammer aufgeh\u00e4ngt. (Bild: DyeMansion)<\/p><\/div>\n

Kompatibilit\u00e4t mit Drucktechnologien und Materialien<\/span>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Chemisches Gl\u00e4tten ist eine Nachbearbeitungsmethode<\/a> f\u00fcr thermoplastische Materialien. Das hei\u00dft, die Technik ist mit einer Vielzahl an Materialien kompatibel \u2013 darunter PA, ABS, PC, PLA<\/a>, PP, TPU<\/a>, PETG<\/a> \u2013, die in verschiedenen 3D-Drucktechnologien verarbeitet werden k\u00f6nnen. Besonders gesch\u00e4tzt wird das Verfahren f\u00fcr SLS- oder MJF-Teile, welche nach dem Druck eine raue Oberfl\u00e4che aufweisen. Aber auch Bauteile, die per FDM gefertigt wurden, k\u00f6nnen per <\/span>vapor smoothing<\/span><\/i> nachbearbeitet werden.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Je nach Material werden verschiedenen Chemikalien eingesetzt, um das bestm\u00f6gliche Resultat zu beg\u00fcnstigen. So werden f\u00fcr ABS und ASA Acetone empfohlen, f\u00fcr PLA hingegen Trahydrofuran (THF). F\u00fcr ABS, PETG und PC k\u00f6nnen auch Methyl Ethyl Ketone (MEK) zum Einsatz kommen.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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Vapor smoothing<\/em> ist f\u00fcr Teile aus vielen unterschiedlichen Materialien m\u00f6glich. (Bild: Protolabs)<\/p><\/div>\n

Vorteile und Anwendungen\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Der gr\u00f6\u00dfte Vorteil des chemischen Gl\u00e4ttens ist, dass dadurch 3D-gedruckte Komponenten so behandelt werden k\u00f6nnen, dass sie in ihrer Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t und \u00c4sthetik denen von Spritzguss<\/a>-Teilen gleichkommen. Die Optik und Haptik sind zwei ausschlaggebende Argumente f\u00fcr das <\/span>vapor smoothing<\/span><\/i>, denn H\u00f6hen und Tiefen in der Oberfl\u00e4che k\u00f6nnen dadurch ausgebessert werden, sodass gleichm\u00e4\u00dfige und glatte Fl\u00e4chen entstehen. Diese beg\u00fcnstigen wiederum die Reinigung der Bauteile und somit die Hygiene. Chemisch gegl\u00e4ttete Bauteile sind resistenter gegen Verschmutzung und Bakterienbefall, was ein weites Anwendungsfeld der behandelten Bauteile erm\u00f6glicht.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen durch chemisches Gl\u00e4tten auch die Bauteileigenschaften verbessert werden. Sie zeichnen sich nach der Behandlung durch eine erh\u00f6hte mechanische Stabilit\u00e4t, erh\u00f6hte Biege- und Zugfestigkeit und verbesserte Gleitf\u00e4higkeit aus. Insbesondere bei Teilen mit d\u00fcnnen W\u00e4nden kann dieser Vorteil genutzt werden, da sich die Reduktion der Porosit\u00e4t w\u00e4hrend des Gl\u00e4ttens positiv auf die mechanische Belastbarkeit auswirkt.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Durch die Aufschmelzung und anschlie\u00dfende neue Versiegelung der obersten Schicht werden die Bauteile durch <\/span>vapor smoothing<\/span><\/i> auch wasserabweisend und chemikalienresistent, was insbesondere f\u00fcr fl\u00fcssigkeitsf\u00fchrende und abdichtende Teile relevant ist. Die glatten Oberfl\u00e4chen beg\u00fcnstigen auch das anschlie\u00dfende Einf\u00e4rben oder Lackieren<\/a> und sorgen f\u00fcr eine gleichm\u00e4\u00dfige F\u00e4rbung.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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Die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit von 3D-gedruckten Teilen kann durch chemisches Gl\u00e4tten wesentlich verbessert werden. (Bild: ASM)<\/p><\/div>\n

Auch der Kostenpunkt sollte genannt werden, denn chemisches Gl\u00e4tten erm\u00f6glicht im Vergleich zu anderen Nachbearbeitungsmethoden schnelle und kosteng\u00fcnstige Ergebnisse. <\/span>Vapor smoothing<\/span><\/i> ist effizient und flexibel und er\u00f6ffnet durch seine Kompatibilit\u00e4t mit einer gro\u00dfen Bandbreite an Thermoplasten ein weites Feld an Anwendungsm\u00f6glichkeiten. So k\u00f6nnen die gegl\u00e4tteten Bauteile Spritzguss-Teile ersetzen und sowohl als Prototypen als auch Serienteile eingesetzt werden.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Die oben angemerkte abdichtende Oberfl\u00e4che ist etwa relevant bei fl\u00fcssigkeitsf\u00fchrenden Komponenten, zum Beispiel f\u00fcr Kan\u00e4le, Leitungen und Teile f\u00fcr fluidmechanische Tests. Verbunden mit den verbesserten mechanischen Eigenschaften der Teile, ist das\u00a0 Verfahren daher interessant f\u00fcr Bauteile, die im Maschinenbau, in der Automobilindustrie<\/a>, aber auch in der Luft- und Raumfahrt<\/a> eingesetzt werden.\u00a0\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Die verbesserte Hygiene spielt hingegen eine zentrale Rolle im medizinischen Umfeld und chemische gegl\u00e4ttete Teile k\u00f6nnen den Standards in Medizin, Zahnmedizin<\/a>, aber auch in der Lebensmittelindustrie gerecht werden. Auch Designanwendungen profitieren von dieser Nachbearbeitungsmethode, denn die glatten, homogenen Oberfl\u00e4chen mit gl\u00e4nzendem Finish sorgen f\u00fcr eindrucksvolle Sichtteile.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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Die gegl\u00e4tteten Teile werden in verschiedenen Industrien eingesetzt. (Bild: ASM)<\/p><\/div>\n

Einschr\u00e4nkungen\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Wenngleich chemisches Gl\u00e4tten zahlreiche Vorteile bietet, die den Weg f\u00fcr vielz\u00e4hlige Anwendungen ebnen, gilt es auch, einige Einschr\u00e4nkungen zu nennen. Tats\u00e4chlich gibt es \u2013\u00a0wie bei jedem Verfahren \u2013 einige Punkte zu beachten, die das Ergebnis beeinflussen. Um ein optimales Resultat zu erzielen, m\u00fcssen die Bauteile in der Gl\u00e4ttungskammer richtig platziert werden. Wie eingangs erw\u00e4hnt sind nat\u00fcrliche Kerben und Haken in der Geometrie des Bauteils vom Vorteil, ansonsten m\u00fcssen \u00d6sen oder Aufh\u00e4ngungen hinzugef\u00fcgt werden. Eventuell hinterlassen diese dann aber Spuren am Bauteil und mindern seine Qualit\u00e4t. <\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus sollten die Bauteile nicht zu d\u00fcnn ausfallen, denn chemisches Gl\u00e4tten eignet sich nicht f\u00fcr Teile mit einer Wandst\u00e4rke<\/a> unter 1-2 mm. Auch wenn der Verzug der Teile bei unter 0,4 % liegt, kann es bei gro\u00dfen und flachen Objekten zu Verzerrungen und Verzugseffekten durch die chemische Dampfbehandlung kommen.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Zu guter Letzt sei anzumerken, dass das Hantieren mit Chemikalien immer ein gewisses Risiko birgt. Die richtige Handhabung und gewissenhaftes Vorgehen sind f\u00fcr die eigene Sicherheit entscheidend.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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Vor dem Gl\u00e4tten (links) und nach dem Gl\u00e4tten (rechts). (Bild: ATM)<\/p><\/div>\n

Anbieter von L\u00f6sungen f\u00fcr chemisches Gl\u00e4tten<\/span>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Auch wenn sich chemisches Gl\u00e4tten f\u00fcr die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten teilen \u00a0immer gr\u00f6\u00dferer Beliebtheit erfreut, ist die Liste an Maschinenanbietern f\u00fcr das Verfahren \u00fcberschaubar. Als Pionier gilt der britische Hersteller AMT<\/a>, der mit seiner Anlage PostPro SFX<\/a> eine leistungsstarke Desktop-L\u00f6sung im Sortiment f\u00fchrt. Die Maschinen\u00a0 PostPro SF Pure und PostPro SF PP richten sich hingegen an industrielle Nutzer. Auch DyeMansion zielt mit seiner Powerfuse S-Serie auf automatisiertes <\/span>vapor smoothing <\/span><\/i>f\u00fcr industrielle Anwendungen ab. \u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Das deutsche Startup ASM<\/a> hat sich ebenfalls auf L\u00f6sungen f\u00fcr chemisches Gl\u00e4tten spezialisiert. Mit dem VX1 bietet das Unternehmen eine schnelle Nachbearbeitungsl\u00f6sung mit Zyklen von 1,5 bis 2 Stunden. <\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n