iX 4/2019
S. 132
Praxis
3D-Druck-Workflow
Aufmacherbild

Bessere Druckergebnisse mit dem richtigen Material

Scheibchenweise

Die schönste 3D-Konstruktion nützt nichts, wenn das Druckmaterial sie nicht umsetzen kann. Kenntnisse über dessen Eigenschaften können Frust vermeiden.

Nachdem man das Modell, wie in den ersten beiden Tutorialteilen beschrieben, so konstruiert beziehungsweise nachbearbeitet hat, dass es sich „eigentlich“ gut drucken lassen sollte, muss wie bei vielen Dingen auch beim 3D-Druck am Ende das Ergebnis überzeugen. Vor allem bei den kostengünstigen und umweltfreundlichen, weil Material sparenden, additiven Verfahren spielen die Materialeigenschaften und daraus resultierend die Voreinstellungen für Bewegung, Druck und Temperatur eine große Rolle hinsichtlich der Qualität des Ergebnisses. Dementsprechend sind zunächst Fragen zu den gewünschten Eigenschaften des fertigen Drucks zu beantworten, bevor man eine Entscheidung bezüglich des Druckverfahrens und -materials trifft.

Vorüberlegungen zur Materialauswahl

Eine zentrale Eigenschaft ist der Temperaturbereich, den das fertige Objekt „verkraften“ muss. Auch wenn bekanntermaßen bei den Thermoplasten die Drucktemperatur um die 200 °C liegt, ist die „Glastemperatur“, bei der sich das Material leicht zu verformen und zu verziehen beginnt, deutlich niedriger. So können Ausdrucke aus dem beliebten Polylactid (PLA) schon bei sommerlichen Temperaturen im Auto (circa 50 bis 60 °C) „zerfließen“. Das ist jedoch auch eine Eigenschaft, die das nachträgliche In-Form-Bringen und Verbiegen nach dem Ausdruck durch Eintauchen in heißes Wasser ermöglicht. Als formstabile Teetasse taugt ein Ausdruck aus PLA jedenfalls nicht.

Der nächste wichtige Aspekt ist die Frage, wie flexibel oder formstabil der Ausdruck werden soll. Treten etwa bei gedruckten Maschinenbauteilen größere Verformungen auf, die man weich abfedern muss, oder ist eine besondere Starrheit und Formstabilität gefordert, wodurch man auch eine gewisse Sprödigkeit in Kauf nimmt? Gerade Produzenten von Prototypen-Kleinserien stehen oft vor der Entscheidung, entweder ein besonders schnell druckbares Material zu verwenden oder bedingt durch die Ansprüche an Flexibilität oder Maßgenauigkeit ein eher langsam verarbeitbares Material mit entsprechend langen Druckzeiten zu nutzen. Da jedes Material seine eigene Viskositätskonstante besitzt und sich auch nicht bei höheren Temperaturen besser „verflüssigen“ lässt oder schneller aushärten kann, ist die Druckgeschwindigkeit weit weniger variabel als gedacht oder als die druckertypische Maximalgeschwindigkeit grundsätzlich mechanisch nahelegt.

Darüber hinaus gilt es, besondere Ansprüche an die Haltbarkeit oder biologische Abbaubarkeit des Materials zu berücksichtigen: Soll ein gedruckter Behälter beispielsweise lebensmittelecht sein oder sind teils enthaltene flüchtige Weichmacher, Lösungsmittel oder nicht immer unbedenkliche Farbstoffe für den Einsatz kein Problem? Bis auf PLA und einige Spezialfilamente, die entsprechend als biologisch abbaubar gekennzeichnet sind, zerfallen die meisten Kunststoffe in der freien Natur sehr langsam. Bekanntermaßen treiben Tausende Tonnen Plastik durch die Weltmeere und verschmutzen die Umwelt.

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