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3D-Druck-Werkstoffe im Vergleich

Vergleich von spritzgegossenen Thermoplasten mit „thermoplastähnlichen“ Werkstoffen in der Stereolithographie

Im Vergleich der Werkstoffeigenschaften von Thermoplasten, die beim Spritzgießen verwendet werden, mit den „thermoplastähnlicher“ Werkstoffen, die in einer industriellen 3D-Drucktechnik wie der Stereolithographie (SL) zum Einsatz kommen, spielen viele Faktoren eine Rolle.

Die SL verwendet keine thermoplastische, sondern eine duroplastische Flüssigkeit, die schichtweise mit UV-Licht zu den endgültigen Teilen ausgehärtet wird. Aufgrund dieses großen Unterschieds bei der Herstellungsmethode können Werkstoffeigenschaften wie Zugfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Biegemodul im Vergleich zum traditionelleren Gegenstück der SL stark abweichen. Darüber hinaus erzielt die SL anisotrope Eigenschaften, deren Werte für die X-, Y- und Z-Achse je nach Ausrichtung des Bauteils voneinander abweichen können. Dieser Punkt muss nur bei 3D-Druckverfahren berücksichtigt werden.

Protolabs bietet bei der SL eine fundierte Auswahl an thermoplastähnlichen Werkstoffen an. Doch wird Sie die Vielseitigkeit und die Palette an potenziellen Anwendungen für SL-Teile vielleicht überraschen. Wir stellen Ihnen alle Werkstoffe und deren Eigenschaften vor und vergleichen sie miteinander (sowie mit spritzgegossenen Kunststoffen), um Ihnen die für eine optimale Durchführung der SL notwendigen Entscheidungen zu erleichtern.

Polycarbonat-ähnliche Werkstoffe
Tabelle 1: Ein PC-ähnlicher Werkstoff und ein spritzgegossener Thermoplast (PC) werden in sechs Kategorien von Werkstoffeigenschaften miteinander verglichen. Beachten Sie, dass die Wärmeformbeständigkeit bei Teilen aus dem PC-ähnlichen Werkstoff deutlich geringer ausfällt oder eine größere Bandbreite aufweist als das spritzgegossene PC. Der Grund hierfür sind die oben erwähnten anisotropen Eigenschaften. *Die Wärmeformbeständigkeit wurde bei 66 psi gemessen. Hinweis: Entnehmen Sie ausführliche Details bitte dem jeweiligen Materialdatenblatt.

Polycarbonat-ähnliche Werkstoffe

Der Werkstoff Accura 5530 ist transparent, temperaturtolerant und wasserbeständig. Er ist auch beständig gegenüber Automobilflüssigkeiten und eignet sich daher für Anwendungen unter der Motorhaube sowie elektrische Anwendungen. Die Transparenz wird durch Nachbearbeitung erzielt, und das Fertigteil behält einen leichten Bernsteinton.

Somos NanoTool wurde ein keramischer Füllstoff zugegeben, der die Steifigkeit und Brüchigkeit gegenüber anderen SL-Werkstoffen verbessert. Neben seiner hohen Steifigkeit bietet NanoTool die höchste Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu den meisten für die SL angebotenen Werkstoffen. Der Werkstoff wird regelmäßig in Luft- und Raumfahrt- sowie Automobilanwendungen verwendet, bei denen oft eine höhere Festigkeit und Temperaturbeständigkeit benötigt wird.

ABS-ähnliche Werkstoffe
Tabelle 2: Vier ABS-ähnliche Werkstoffe und ein spritzgegossener Thermoplast (ABS) werden in sechs Kategorien von Werkstoffeigenschaften miteinander verglichen.

ABS-ähnliche Werkstoffe

Accura Black 7820 besitzt selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit eine hohe Festigkeit und gute Maßhaltigkeit. Der Werkstoff ist schwarz und wird aufgrund seiner Schlagzähigkeit und seiner leichten Nachbearbeitbarkeit, durch die sich ein hochwertiges Erscheinungsbild erzielen lässt, häufig in Automobilteilen, Konsumgüterverpackungen, Elektrogehäusen und Spielzeug verwendet.

Somos Watershed XC 11122 ist ein fester, haltbarer, wasserbeständiger ABS-ähnlicher Werkstoff. Er ist fast farblos und imitiert einen durchsichtigen technischen Kunststoff. Durch seine hohe Klarheit ist Watershed perfekt für Linsenprototypen, Flow-Visualisierungen und mikrofluidische Teile. Seine absolute Klarheit erhält der Werkstoff durch Nachbearbeitung. Watershed behält danach einen ganz leichten Hellblauton.

Polypropylen-ähnliche Werkstoffe
Tabelle 3: Zwei PP-ähnliche Werkstoffe und ein spritzgegossener Thermoplast (PP) werden in sechs Kategorien von Werkstoffeigenschaften miteinander verglichen. Beachten Sie, dass sie sich in ihren Eigenschaften stark ähneln.

Polypropylen-ähnliche Werkstoffe

Accura Xtreme White 200 ist insofern vergleichbar mit thermoplastischem Polypropylen (PP) und ABS, als es Festigkeit und Langlebigkeit bietet und sich somit gut für Anwendungen mit Schnappverschlüssen eignet. Beachten Sie, dass Xtreme White 200 die niedrigste Wärmeformbeständigkeit aller von Protolabs angebotenen SL-Werkstoffe besitzt.

Accura Extreme ist ein PP-ähnlicher Werkstoff, der bei Schnappverschlüssen eine gute Robustheit und Haltbarkeit bietet. Dieser Werkstoff besitzt eine graue Farbe und ist in Baugruppen oder anspruchsvollen Anwendungen zu finden.

Schlussbemerkungen

Anders als bei Thermoplasten verändert die langfristige Exposition gegenüber UV-Licht und Feuchtigkeit das Aussehen und die mechanischen Eigenschaften von SL-Werkstoffen, wenn sie nicht durch Galvanisieren oder Lackieren geschützt werden. Im Lauf der Zeit können bei manchen Teilen Verformung, Vergilbung und Brüchigkeit auftreten. SL-Teile sind zwar in vielen Fällen nicht für den langfristigen Gebrauch bestimmt, doch das Wissen um die kurzfristigen Vorteile von funktionsfähigen Teilen mit hohem ästhetischem Anspruch bereits in der frühen Prototyping-Phase kann sich als sehr nützlich erweisen.

Arbeiten Sie immer eng mit den 3D-Druck-Experten zusammen, um eine Optimierung der Bauteilausrichtung, Anisotropie und Werkstoffeigenschaften zu erzielen. Die richtige Ausrichtung des Teils beim Bau kann oft die Werkstoffeigenschaften und die Klarheit des Teils verbessern.

Tauchen Sie ein in die Stereolithographie auf protolabs.de. Wenden Sie sich bei Fragen zum 3D-Druck oder zu unserem Service an einen Mitarbeiter des technischen Kundendienstes unter customerservice@protolabs.de oder +49 (0) 89 90500222.

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