Leitfaden zum 3D-Druck: Materialien, Typen, Anwendungen und Eigenschaften
Leitfaden zum FDM-3D-Druck:
Materialien, Typen, Anwendungen und Eigenschaften
Es gibt Dutzende von Kunststoffmaterialien für den 3D-Druck, jedes mit seinen eigenen einzigartigen Eigenschaften, die es für bestimmte Anwendungen am besten geeignet machen. Um den Prozess der Suche nach dem besten Material für ein bestimmtes Teil oder Produkt zu vereinfachen, lassen Sie'Schauen wir uns zunächst die wichtigsten Kunststoffarten und die unterschiedlichen 3D-Druckverfahren an.
Arten von Kunststoffmaterialien
Es gibt zwei Hauptarten von Kunststoffen:
Thermoplaste sind die am häufigsten verwendeten Kunststoffe. Ihr Hauptunterschied zu Duroplasten besteht darin, dass sie mehrere Schmelz- und Verfestigungszyklen durchlaufen können. Thermoplaste können erhitzt und in die gewünschte Form gebracht werden. Der Prozess ist umkehrbar, da keine chemische Bindung auftritt. Daher können Thermoplaste recycelt, geschmolzen und wiederverwendet werden. Ein gängiges Beispiel für Thermoplaste ist Butter, die geschmolzen, wieder verfestigt und erneut geschmolzen werden kann. Ihre Eigenschaften ändern sich während jedes Schmelzzyklus leicht.
Duroplaste (auch als duroplastische Kunststoffe bekannt) bleiben nach dem Aushärten dauerhaft fest. Die Polymere in Duroplasten vernetzen sich während des Aushärtungsprozesses, der durch Hitze, Licht oder geeignete Strahlung verursacht wird. Duroplaste zersetzen sich beim Erhitzen, anstatt zu schmelzen, und bilden sich beim Abkühlen nicht neu. Es ist unmöglich, Duroplaste zu recyceln oder das Material in seine Grundbestandteile zurückzuversetzen. Duroplaste sind wie Kuchenteig, und wenn sie einmal in den Kuchen eingebacken sind, können sie nicht wieder in den Teig eingeschmolzen werden.
Kunststoff-3D-Druckverfahren
Die drei gängigsten Kunststoff-3D-Druckverfahren sind die folgenden:
Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Drucker schmelzen und extrudieren thermoplastisches Filament, das durch die Druckerdüse Schicht für Schicht auf der Baufläche abgelegt wird.
Bei Stereolithografie-3D-Druckern (SLA) werden Laser verwendet, um flüssige Duroplaste zu gehärtetem Kunststoff auszuhärten. Dieser Vorgang wird als Photopolymerisation bezeichnet.
3D-Drucker mit selektivem Lasersintern (SLS) verwenden Hochleistungslaser, um kleine Partikel aus thermoplastischem Pulver zu schmelzen.
FDM 3D-Druck
Fused Deposition Modeling (FDM), auch bekannt als Fused Filament Fabrication (FFF), ist die am weitesten verbreitete Form des 3D-Drucks auf Verbraucherebene, befeuert durch das Aufkommen von 3D-Druckern für Hobbybastler.
Diese Technik eignet sich gut für grundlegende Proof-of-Concept-Modelle sowie für die schnelle und kostengünstige Prototypisierung einfacher Teile, beispielsweise von Teilen, die normalerweise maschinell bearbeitet werden.
FDM für den Privatgebrauch hat im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren für Kunststoffe die niedrigste Auflösung und Genauigkeit und ist nicht die beste Option für den Druck komplexer Designs oder Teile mit komplizierten Merkmalen. Hochwertigere Oberflächen können durch chemische und mechanische Polierverfahren erreicht werden. Industrielle FDM-3D-Drucker verwenden lösliche Träger, um einige dieser Probleme zu mildern, und bieten eine größere Auswahl an technischen Thermoplasten oder sogar Verbundwerkstoffen, aber sie sind auch sehr teuer.
Da das geschmolzene Filament jede Schicht bildet, können manchmal Hohlräume zwischen den Schichten verbleiben, wenn sie't vollständig haften. Dies führt zu anisotropen Teilen, was beim Entwurf von Teilen, die Lasten tragen oder Zug standhalten sollen, zu berücksichtigen ist.
FDM-3D-Druckmaterialien sind in verschiedenen Farboptionen erhältlich. Es gibt auch verschiedene experimentelle Kunststofffilamentmischungen, um Teile mit holz- oder metallähnlichen Oberflächen zu erstellen.
Beliebte FDM-3D-Druckmaterialien
Die gängigsten FDM-3D-Druckmaterialien sind ABS, PLA und ihre verschiedenen Mischungen. Fortschrittlichere FDM-Drucker können auch mit anderen Spezialmaterialien drucken, die Eigenschaften wie höhere Hitzebeständigkeit, Schlagfestigkeit, chemische Beständigkeit und Steifigkeit bieten.
MATERIAL | MERKMALE | ANWENDUNGEN |
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) | Robust und langlebig | Funktionale Prototypen |
PLA (Polymilchsäure) | Die am einfachsten zu druckenden FDM-Materialien | Konzeptmodelle |
PETG (Polyethylenterephthalatglykol) | Kompatibel mit niedrigeren Drucktemperaturen für eine schnellere Produktion | Wasserdichte Anwendungen |
Nylon | Robust, langlebig und leicht | Funktionale Prototypen |
TPU (thermoplastisches Polyurethan) | Flexibel und dehnbar | Flexible Prototypen |
PVA (Polyvinylalkohol) | Lösliches Stützmaterial | Trägermaterial |
HIPS (hochschlagfestes Polystyrol) | Lösliches Stützmaterial, das am häufigsten mit ABS verwendet wird | Trägermaterial |
Verbundwerkstoffe (Kohlefaser, Kevlar, Fiberglas) | Starr, stark oder extrem zäh | Funktionale Prototypen |
