Materialauswahl für den 3D-Druck mit Stereolithografie (SLA)
Vergleich von spritzgegossenen Thermoplasten mit „thermoplastähnlichen“ Materialien in der Stereolithografie
Beim Vergleich der Materialeigenschaften von Thermoplasten, die im Spritzgussverfahren verwendet werden, mit „thermoplastähnlichen“ Materialien, die in einer industriellen 3D-Drucktechnologie wie der Stereolithografie (SLA) eingesetzt werden, spielen viele Faktoren eine Rolle.
SLA ist ein 3D-Kunststoffdruckverfahren, bei dem eine duroplastische Flüssigkeit (kein Thermoplast) verwendet wird, die schichtweise mit UV-Licht gehärtet wird, um die endgültigen Teile zu fertigen. Aufgrund dieses großen Unterschieds in den Herstellungsverfahren können sich die Materialeigenschaften wie Zugfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Biegemodul von denen des traditionellen SLA-Pendants unterscheiden. Darüber hinaus erzeugt SLA anisotrope Eigenschaften, bei denen die Werte für die X-, Y- und Z-Achse je nach Ausrichtung des Bauteils unterschiedlich sein können – eine Überlegung, die es nur bei 3D-Druckverfahren gibt.
Im Rahmen unseres 3D-Druckservices bieten wir eine umfassende Auswahl an thermoplastischen SLA-Materialien an. Was Sie jedoch überraschen wird, sind die Vielseitigkeit und die Bandbreite der möglichen Anwendungen für SLA-Teile. In den folgenden Tabellen und Diagrammen stellen wir Ihnen die einzelnen Materialien und ihre Eigenschaften vor und vergleichen sie miteinander (sowie mit spritzgegossenen Kunststoffen), um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, wie Sie SLA am besten umsetzen können.
Polycarbonat-ähnliche Materialien
Das PC-ähnliche Material Advanced High Temp (Accura 5530) eignet sich am besten für Teile, die Festigkeit und Steifigkeit in Kombination mit hoher Temperaturbeständigkeit benötigen, wie z. B. Automobil- oder Elektrokomponenten unter der Motorhaube. Mit einer thermischen Nachhärtung kann die Wärmeformbeständigkeit des Teils noch weiter verbessert werden, allerdings auf Kosten der Haltbarkeit. Beachten Sie, dass die Farbe des Teils durch eine thermische Nachhärtung eine leicht bernsteinfarbene Nuance annimmt.
Weißes keramikähnliches Material
Keramik-ähnlich White (Advanced High Temp PerFORM) wird häufig für Automobilgehäuse, Elektrogehäuse, Windkanalversuche und andere Komponenten verwendet, die Hitzebeständigkeit und Festigkeit erfordern. Es verbindet überragende Hitzetoleranz mit Festigkeit und Steifigkeit. Durch eine thermische Nachhärtung können die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebeständigkeit weiter verbessert werden, allerdings wird das Material dann spröder.
| Prüfmethode |
PC-ähnlich Advanced High Temp (Accura 5530) |
PL Lexan 940 (spritzgegossen) |
Keramikähnlich White (Advanced High Temp PerFORM) |
|
|---|---|---|---|---|
| Wasseraufnahme | DIN EN 120 62 |
0.55 ± 0.15% (20 ºC, 50 % relative Luftfeuchtigkeit) |
24 Std.: 0,15 % |
0.35 ± 0.15% |
| E-Modul (x-y-Ebene) | DIN EN ISO 527* | 3,400 ± 400 MPa | -- | 10,000 ± 1,000 MPa |
| Zugfestigkeit (x-y-Ebene) | DIN EN ISO 527* | 50 ± 10 MPa |
Yield: 8,990 psi/62.0 MPa |
70 ± 10 MPa |
| Bruchdehnung (x-y-Ebene) | DIN EN ISO 527* | 3 ± 2% | 90% | 1.5 ± 1% |
Diagramm 1: Zwei PC-ähnliche Materialien und ein spritzgegossener PC-Thermoplast werden in vier Materialeigenschaftskategorien verglichen.
*Prüfgeschwindigkeit 10 mm/Min.
ABS-ähnliche Materialien
ABS-ähnlich Schwarz (Accura Black 7820) hat eine hohe Festigkeit und gute Dimensionsstabilität, auch bei hoher Luftfeuchtigkeit. Das Material ist schwarz und wird aufgrund seiner Schlagfestigkeit und der einfachen Nachbearbeitung, die den Gesamteindruck von Produktionsqualität vermittelt, häufig für Automobilteile, Verbraucherverpackungen, Elektrogehäuse und Spielzeug verwendet.
MicroFine™ ist ein exklusives Material von Protolabs, mit dem sich extrem filigrane Strukturen in Mikroauflösung herstellen lassen. MicroFine™ ist in den Farben Grün und Grau erhältlich. Schichtdicken von 0,025 mm und Strukturgrößen von 0,07 mm sind mit MicroFine™ möglich, um Anwendungen zu ermöglichen, die Teile mit einem Volumen von weniger als 25x25x25 mm³ erfordern.
ABS-ähnliches lichtdurchlässiges/durchsichtiges Material (Somos Watershed XC 11122) ist ein starkes, haltbares, ABS-ähnliches Material mit geringer Feuchtigkeitsaufnahme. Es ist nahezu farblos und imitiert einen klaren technischen Kunststoff. Aufgrund seiner hohen Transparenz ist Watershed ein perfektes Material für die Herstellung von Prototypen von Linsen, Modellen zur Strömungsvisualisierung und Mikrofluidik. Beachten Sie, dass Nachbearbeitungen erforderlich sind, um das Material funktionell transparent zu machen. Watershed behält auch danach einen ganz leicht hellblauen Farbton.
ABS-ähnlich Weiß (Accura Xtreme White 200) bietet Festigkeit und Haltbarkeit und eignet sich gut für Anwendungen, die flexible Schnappverbindungen erfordern. Beachten Sie, dass ABS-ähnlich Weiß (Accura Xtreme White 200) die geringste Wärmeformbeständigkeit der von Protolabs angebotenen SLA-Materialien aufweist.
|
ABS-ähnlich Schwarz (Accura Black 7820) |
MicroFine™ | ABS-ähnlich lichtdurchlässig/durchsichtig (Watershed XC 11122) |
ABS-ähnlich Weiß (Accura XTREME White 200) |
ABS Bayblend FR 110 (spritzgegossen) | |
|---|---|---|---|---|---|
|
Wasseraufnahme |
0.25 ± 0.15% | 0.85% ± 0.15% (ASTM DS70-98) |
0.35 ± 0.15% | 0.65 ± 0.15% | 0.050% 23 ºC |
| E-Modul (x-y-Ebene) DIN EN ISO 527* |
3,000 ± 400 MPa | -- | 2,900 ± 400 MPa | 3,300 ± 400 MPa | -- |
| Zugfestigkeit (x-y-Ebene) DIN EN ISO 527* |
55 ± 10 MPa | 60 ± 10 MPa (ASTM D638M) |
55 ± 10 MPa | 55 ± 10 MPa |
Streckgrenze: 60 MPa |
| Bruchdehnung (x-y-Ebene) DIN EN ISO 527* |
5 ± 3% | 8 ± 4% (ASTM D638M) |
6 ± 3% | 9 ± 5% | >50% |
Diagramm 2: Vier ABS-ähnliche Materialien und ein spritzgegossener ABS-Thermoplast werden in vier Materialeigenschaftskategorien verglichen.
*Prüfgeschwindigkeit 10 mm/Min.
Echtes Silikonmaterial
Sie werden in der Regel im Gesundheitswesen (z. B. für Prothesen, Ohrstöpsel oder Wearables) sowie in anderen Industriezweigen (z. B. in der Automobilindustrie oder im Maschinenbau) für Produkte wie Dichtungen, Schläuche und Dichtungsringe verwendet. Dieses Material ist biokompatibel und hat die Zertifizierungen nach ISO DIN EN 10993-05 (Tests auf
In-vitro-Zytotoxizität) und ISO DIN EN 10993-10 (Tests auf Reizung und Hautsensibilisierung) bestanden. Das Material weist eine hohe Beständigkeit gegenüber rauen Umweltbedingungen, verschiedenen Säuren, Basen und unpolaren Lösungsmitteln auf. Die gedruckten Teile sind wasserabweisend, isolierend und besitzen eine hohe Gasdurchlässigkeit.
| Elastosill R 3003/30 A/B LSR | Elastosill R 3003/50 A/B LSR | Echtes Silikonmaterial A60 | Elastosill 3003/60 A/B Transparent | Elastosill 3003/70 A/B Transparent | ||
| Technologie | Spritzguss | Spritzguss | 3D-Druck | Spritzguss | Spritzguss | |
| Farbe | - | Transparent | Transparent | Transparent | Transparent | Transparent |
| Härte Shore A | - | 30 | 50 | 60 | 60 | 70 |
| Zugfestigkeit | N/mm3 | 7.5 | 9.9 | 8 | 9.5 | 8.6 |
| Bruchdehnung | % | 620 | 480 | 360 | 340 | 290 |
| Reißfestigkeit | N/mm | 23 | 29 | 17 | 27 | 20 |
| Rückprallelastizität | % | 61 | 62 | >80 | 67 | 71 |
| Druckverformung | % | 10 | 13 | <15 | 12 | 12 |
| Dichte | g/cm3 | 1.09 | 1.13 | 1.15 | 1.13 | 1.13 |
Echtes Silikon im Vergleich zu LSR Elastosill Shores.
| Eigenschaft | Prüfmethode | Wert | |||
| Farbe | - | Transparent | |||
| Härte Shore A | ISO 7619-1 | 20 | 35 | 50 | 60 |
| Dichte | ISO 1183-1 A | 1.05 g/cm3 | 1.08 g/cm3 | 1.11 g/cm3 | 1.13g/cm3 |
| Zugfestigkeit (x-y-Ebene) | ISO 37 Type 4 | 4.9 N/mm2 | 5.5 N/mm2 | 7.25 N/mm2 | 8.5 N/mm2 |
| Bruchdehnung (x-y-Ebene) | >1000% | 650% | 530% | 360% | |
| Reißfestigkeit | ASTM D624 Type C | 5.8 N/mm | 10 N/mm | 11 N/mm | 17 N/mm2 |
| Rückprallelastizität | ISO 4662 | >80% | >80% | >80% | >80% |
| Druckverformung | DIN ISO 815-1 Type B | <25% | <20% | <20% | <20% |
Die verschiedenen bei Protolabs erhältlichen True-Silicone-Shores und wie sie im Vergleich abschneiden.
Vergleichstabellen für Materialeigenschaften
Die folgenden Diagramme vergleichen verschiedene thermoplastische Materialien, die für den SLA-Druck geeignet sind, hinsichtlich verschiedener Materialeigenschaften: Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Wasseraufnahme und E-Modul.
Abschließende Hinweise
Im Gegensatz zu Thermoplasten verändern UV-Licht und Feuchtigkeit das Aussehen und die mechanischen Eigenschaften von SLA-Materialien, wenn sie nicht durch Beschichtung oder Lackierung geschützt sind. Mit der Zeit kann es zu Verzug, Vergilbung und Sprödigkeit einiger Teile kommen. SLA-Teile sind in vielen Fällen nicht für den langfristigen Einsatz gedacht, aber es kann nützlich sein, die kurzfristigen Vorteile von hochdetaillierten Form- und Passformteilen für die frühe Prototypenherstellung vor Augen zu haben.
Sie sollten eng mit den 3D-Druckexperten zusammenarbeiten, um das richtige Material für Ihr Projekt auszuwählen und sicherzustellen, dass die Bauausrichtung für Ihre Teileanwendungen optimiert ist. In unserem Leitfaden für 3D-Druck-Materialien finden Sie einen umfassenden Überblick über additive Materialien, sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall, für alle Technologien.
Vertiefen Sie Ihr Wissen über Stereolithographie auf protolabs.de. Wenn Sie Fragen zum 3D-Druck oder unseren Dienstleistungen haben, wenden Sie sich unter [email protected] oder +49 (0)89 90 5002 0 an einen Anwendungstechniker.
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