Design Tip

3D-Druck-Werkstoffe im Vergleich

Vergleichen Sie spritzgegossene Thermoplasten mit „thermoplastähnlichen“ Werkstoffen in der Stereolithographie

Beim Vergleich der Werkstoffeigenschaften von Thermoplasten, die beim Spritzgießen verwendet werden, mit denen „thermoplastähnlicher“ Werkstoffe, die in einem industriellen 3D-Druckverfahren 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 die Werkstoffeigenschaften, wie Zugfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Biegemodul, im Vergleich zum traditionelleren Gegenstück der SL 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 Umstand ist für 3D-Druckverfahren einzigartig.

Proto Labs bietet bei der SL eine umfangreiche Auswahl an thermoplastähnlichen Werkstoffen an. Die Vielseitigkeit und die große Bandbreite möglicher Anwendungsgebiete für SL-Teile mag Sie jedoch 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.

Polycarbonat-ähnliche Werkstoffe

Somos NanoTool wurde ein keramischer Füllstoff zugegeben, der die Steifigkeit und Brüchigkeit gegenüber anderen SL-Werkstoffen erhöht. 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-, Raumfahrt- und 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 für ein qualitativ hochwertiges Erscheinungsbild häufig in Autoteilen, Konsumverpackungen, Elektrogehäusen und Spielzeug verwendet.

Accura ClearVue Free ist ein feuchtigkeitsbeständiger Werkstoff, der darüber hinaus eine gute Steifigkeit und Zähigkeit besitzt. Dieser Werkstoff eignet sich für Produkte wie Scheinwerfer, Flaschen und überall dort, wo transparente Baugruppen benötigt werden.

NeXt ist ein weißer SL-Werkstoff mit ausgezeichneten Materialeigenschaften wie hohe Lebensdauer und gute Wasserbeständigkeit. Darüber hinaus ist er weniger bruchanfällig als manche andere SL-Werkstoffe. Dieser Werkstoff könnte sich für Sie bei Produkten wie Laufrädern, Steckern, Elektronikabdeckungen, Gehäusen von Autoteilen und Sportartikeln als nützlich erweisen.

ProtoGen 18420 besitzt eine weiße Farbe und eignet sich hervorragend für allgemeine Anwendungen, bei denen Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit eine wichtige Rolle spielen.

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 die Eigenschaften untereinander recht ähnlich sind.

Polypropylen-ähnliche Werkstoffe

Accura Xtreme White 200 ist mit thermoplastischem Polypropylen (PP) und auch ABS vergleichbar, weil 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 Proto Labs angebotenen SL-Werkstoffe besitzt.

Accura Extreme bietet einen PP-ähnlichen Werkstoff an, der bei Schnappverschlüssen eine gute Zähigkeit und Haltbarkeit bietet. Dieser Werkstoff besitzt eine graue Farbe und ist in Baugruppen oder anspruchsvollen Anwendungen zu finden.

Die-Cast Aluminum

FineLine SLArmor uses DSM Somos NanoTool as a base material for 3D printing and has a secondary process that adds a thin metal coating that provides the look, feel and strength of a metal part without any added weight. SLArmor’s nickel plating adds strength and temperature resistance to SL parts that previously was not achievable. Note that we typically layer either 0.002 in. or 0.004 in. of plating thickness on parts.

Parting Notes

Unlike thermoplastics, long-term exposure to UV light and moisture will alter the appearance and mechanical properties of SL materials if they are not protected by plating or painting. Over time, you may experience part warpage, yellowing and brittleness in some parts. SL parts are not intended for long-term use in many instances, but understanding the short-term benefits of having highly cosmetic and functional parts to use during early prototyping can greatly benefit you.

Remember to work closely with the 3D printing experts to ensure that build orientation, anisotropism and material properties are optimized. Adjusting the direction in which the part is built can often improve the material properties and clarity of the part.

Dive deeper into stereolithography at protolabs.com. For questions on 3D printing or any of our services, please contact our applications engineers at customerservice@protolabs.de or 877-479-3680.

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