Ein Jahrzehnt Innovation: Die Erfolgsgeschichte von Lay Filaments

Jede Erfindung beginnt als Experiment und gilt in gewisser Weise als revolutionär. Additive Fertigung bildet da keine Ausnahme – der experimentelle und revolutionäre Charakter neuer Materialien und Technologien im 3D-Druck ist stets faszinierend und spannend. Dies liegt daran, dass der 3D-Druck noch vergleichsweise jung ist, sich aber in atemberaubendem Tempo weiterentwickelt, vor allem weil immer mehr Branchen und Unternehmen mit Hilfe der additiven Fertigung in die Industrie 4.0 einsteigen. Das bedeutet eine enorme Vielfalt an Anforderungen und Herausforderungen.

Zehn produktive Jahre auf dem 3D-Druck-Markt

Vor 10 Jahren, als der 3D-Druck-Markt nur PLA und ABS bot, brachte der deutsche Ingenieur Kai Parthy sein erstes Filament namens LayWoo-D3 auf den Markt. Damals war es das erste Holzfilament überhaupt und weckte großes Interesse in der 3D-Druck-Community. Seine nächste Erfindung, LayBrick, ermutigte andere Hersteller, ebenfalls mit Holz- und Keramikfilamenten zu experimentieren. Heute kann man mit Sicherheit sagen, dass Kai Parthy nicht enttäuscht hat: Er hat kontinuierlich neue 3D-Druck-Filamente und weitere Innovationen geliefert, wie etwa ein Dual-Color-Hotend oder Anti-Warping-Lösungen.

Der Lay-Filaments-Katalog

Der Katalog von Lay Filaments umfasst über 10 innovative Filamente (teils mit Variationen) mit interessanten, oft einzigartigen Eigenschaften, die auf dem 3D-Druck-Markt bislang unerreicht sind. Die Lay-Filamente haben sehr spezielle, praktische Anwendungsbereiche und erzeugen oft Objekte, die auf den ersten Blick nicht wie 3D-gedruckt wirken – was in bestimmten Anwendungen ein Vorteil sein kann. Alle Filamente von Kai Parthy sind hochwertige Produkte, die vor Markteinführung umfangreichen Tests unterzogen werden. Zu den innovativsten Lay-Filamenten zählen GrowLay, die LayWood-Serie, LayBrick, LayCeramic, Reflect-o-Lay, SoLay, MoldLay, die PoroLay-Serie und die LayAway-Serie.

GrowLay

Zum Zeitpunkt seiner Markteinführung war GrowLay ein in der 3D-Druck-Welt noch nie dagewesenes Material. Es handelt sich um ein biologisch abbaubares, mikrokapillares Filament, das Wasser, Flüssigdünger, Samen und Substrat aufnehmen kann. Daher eignet es sich als Struktur für das Wachstum von Pflanzen, Pilzen, Flechten, Moos und sogar Käse.

Bild 1: Mit Brown und White GrowLay 3D-gedruckte Teile. Quelle: Lay Filaments.

Es ist in zwei Varianten erhältlich: Brown GrowLay und White GrowLay. Beide können mit Lebensmittelfarben eingefärbt und sterilisiert werden (nicht thermisch), was sie bei Forschungszentren, pharmazeutischen Einrichtungen und sogar kreativen Köchen sehr beliebt gemacht hat.

Video 1: Wie man mit Brown GrowLay filament 3D-druckt. Quelle: RucklerSaga.

Während Brown GrowLay natürliche Holzfasern in seiner Zusammensetzung enthält, ist dies bei White GrowLay nicht der Fall. Das führt zu geringerer Zugfestigkeit und Steifigkeit, was den Druck etwas anspruchsvoller macht. Daher wird White GrowLay eher erfahrenen Anwendern empfohlen, die bereits mit Brown GrowLay gearbeitet haben.

Die LayWood-Serie

LayWoo-D3 ist das Filament, mit dem 2012 alles begann. Es besteht zu 40 % aus Holzfasern und seine Oberflächenanmutung ähnelt echtem Holz. Es kann geschliffen und lackiert werden und ändert seine Farbe je nach Extrusionstemperatur – ideal für dekorative Objekte wie Wohnaccessoires oder Holzleisten.

Bild 2: LayWoo-D3 (rechts) und LayWood Flex (links) von Lay Filaments. Quelle: Lay Filaments.

LayWood Flex wurde aus LayWoo-D3 durch Zugabe von Weichmachern entwickelt. Es besteht aus 35 % Holzfasern, einem Polymerbindemittel und einem Weichmacher. Wie LayWoo-D3 kann es geschliffen und lackiert werden, und die Extrusionstemperatur beeinflusst sowohl Flexibilität als auch Farbe – so lässt sich der Effekt von Jahresringen nachbilden.

LayBrick und LayCeramic

LayBrick besteht aus Sandstein und einem Polymerbindemittel; seine Oberflächenanmutung erinnert an Stein oder Keramik, obwohl es hinsichtlich seiner Eigenschaften kein echtes Keramikfilament ist. Die Rauheit lässt sich über die Extrusionstemperatur variieren. Wie LayWood eignet sich LayBrick hervorragend für dekorative 3D-Teile oder Architekturmodelle.

Bild 3: LayBrick (links) und LayCeramic (rechts) von Kai Parthy. Quelle: Lay Filaments.

LayCeramic hingegen ist ein Filament mit echten keramischen Eigenschaften. Ein damit 3D-gedrucktes Objekt muss einem Entbinderungs- und Sinterprozess unterzogen werden, um das Polymerbindemittel zu entfernen und das Teil vollständig keramisch zu machen. Anschließend kann es weiterbearbeitet werden (z. B. glasiert), um ein keramisches Aussehen zu erzielen.

Reflect-o-Lay

Reflect-O-Lay besteht aus semi-flexiblem PLA und retroreflektierenden Perlen – eine weitere Erfindung von Kai Parthy. Das Filament ist mit Millionen reflektierender Pigmente gefüllt, die intensiv leuchten, wenn sie von einer Taschenlampe oder Fahrzeuglicht angestrahlt werden, unabhängig vom Einfallswinkel.

Video 2: Die Theorie hinter dem Reflect-O-Lay-Filament. Quelle: Lay Filaments.

Reflect-O-Lay eignet sich für 3D-gedruckte Fahrradzubehör, passive Verkehrssicherheitskennzeichen oder coole Accessoires, die im Dunkeln leuchten. Damit gedruckte Teile sind flexibel und waschbar, sodass sie auf Kleidung geklebt oder genäht und gewaschen werden können, ohne ihre reflektierenden Eigenschaften zu verlieren.

SoLay

SoLay ist ein so elastisches Filament wie Gummi (Shore-Härte 90A) und für ähnliche Anwendungen gedacht – beispielsweise Schuhsohlen, Gürtel oder Armbänder. Es wurde mit Blick auf die Textilbranche entwickelt, kann aber auch in anderen Industrien für Prototypen und Endverbrauchsteile eingesetzt werden. Es eignet sich perfekt für experimentelle Schuhe, da es sich (sowohl das Filament als auch das gedruckte Teil) mit alkoholbasierten Tinten bemalen lässt.

Bild 4: Färben eines mit SoLay-Filament 3D-gedruckten Teils. Quelle: Lay Filaments.

Es lässt sich einfach drucken; empfohlen wird ein 3D-Drucker mit Direct-Extruder (besser für flexible Filamente), wie der Raise3D Pro2 oder der Creality CR-10.

MoldLay

MoldLay ist Kai Parthys neueste Veröffentlichung. Es ist ein Filament mit wachsähnlichen Eigenschaften, entwickelt für den 3D-Druck von Formen für das Wachsausschmelzverfahren (Lost-Wax-Casting) sowie für Dauerformen für Metalle. Es zeigt nahezu kein Schwinden und benötigt kein beheiztes Druckbett. Beim Wachsausschmelzverfahren wird die Form mit Beton umhüllt; das Filamentmodell schmilzt im Inneren aus und hinterlässt eine Kavität, die mit dem gewünschten geschmolzenen Metall gefüllt wird.

Video 3: Wachsausschmelzverfahren mit MoldLay-Filament. Quelle: Lay Filaments.

Nach dem Gießen kann der verbleibende Beton durch Eintauchen in ein Zitronensäurebad für einige Stunden entfernt werden. MoldLay macht den Formbauprozess einfacher, kostengünstiger und schneller als herkömmliches Wachsausschmelzen. Beim Schmelzen entstehen keine giftigen Dämpfe, und es wird keine Spezialausrüstung benötigt – MoldLay kann in einem gewöhnlichen Küchenofen ausgeschmolzen werden.

Die PoroLay-Serie

Lay-Fomm und Gel-Lay sind zwei einzigartige Filamente aus der PoroLay-Familie. Diese Materialien wurden entwickelt, um mikroporöse, schwimmfähige und dehnbare Schaum-, Gummi- oder Leder-ähnliche Objekte zu drucken.

Lay-Fomm ist in zwei Varianten erhältlich: LayFomm 40 (Shore-Härte 40A) und LayFomm 60 (Shore 60A). Es ist hochporös und teilweise löslich. Es besteht aus einem Polymer und PVA, einem löslichen Material. Das 3D-gedruckte Objekt ist zunächst steif und fest, löst sich aber in Wasser das PVA auf, wodurch ein mikroporöses, elastisches Gummi-Objekt zurückbleibt. Ideal für elastische, schwammartige Objekte, z. B. Simulationen von Meereslebewesen. Je länger die Einweichzeit, desto flexibler wird das Objekt. Zudem können mit LayFomm gedruckte Teile mit anderen Flüssigkeiten benetzt werden – Öl, Glycerin, Tinten, Salzlösungen, ionische Flüssigkeiten oder zur elektrischen Leitfähigkeit.

Video 4: Ein mit LayFomm-Filament 3D-gedruckter Schwamm. Quelle: Lay Filaments.

Gel-Lay hingegen imitiert Gelatine bei Kontakt mit Wasser. Es besteht aus einem TPE-Elastomer und löslichem PVA. Es eignet sich hervorragend für weiche Objekte in Anwendungen, bei denen Wasserkontakt und Auftrieb benötigt werden, z. B. in der Biomechanik.

Video 5: 3D-Druck mit GelLay-Filament von Kai Parthy. Quelle: Lay Filaments.

Das gedruckte Objekt ist zunächst fest und steif, wird aber nach dem Spülen oder Eintauchen in Wasser gelartig, da sich das PVA auflöst. Ähnlich wie LayFomm kann auch GelLay mit Flüssigkeiten außer Wasser benetzt werden – Öl, Glycerin, Tinten, Salzlösungen, ionische Flüssigkeiten oder zur elektrischen Leitfähigkeit.

Die LayAway-Serie

Die LayAway-Serie ist eine Familie von Stützmaterialien von Kai Parthy und umfasst EthyLay, High-T-Lay (ehemals Chamberlay), LayCloud und LayPVA. Stützmaterialien ermöglichen komplexe und filigrane Strukturen beim FDM-Druck. Nach dem Druck wird das Stützmaterial manuell entfernt oder aufgelöst. Für den Druck mit Stützmaterialien wird ein 3D-Drucker mit Dual-Extruder benötigt, wie der BCN Epsilon W27 oder der Raise3D E2.

High-T-Lay (ehemals Chamberlay) ist ein wasserlösliches High-Temperature-Stützmaterial für Werkstoffe mit hoher Erweichungstemperatur. Es lässt sich mit technischen Materialien wie PC oder POM sowie Standardfilamenten wie ABS kombinieren, dank einer Extrusionstemperatur von 240 °C und der Fähigkeit, Kammertemperaturen von ca. 100 °C über längere Zeit standzuhalten. High-T-Lay löst sich in Wasser auf, weshalb kein belüfteter Arbeitsbereich nötig ist – im Gegensatz zu D-Limonen, dem Lösungsmittel für andere Stützmaterialien wie HIPS.

Bild 5: High-T-Lay Stützmaterial für Hochtemperatur-Werkstoffe. Quelle: Lay Filaments.

LayCloud ist das erste auf dem Markt erhältliche Stützmaterial, das speziell für flexible oder semi-flexible Filamente wie TPU und TPE entwickelt wurde. Es kann bei Temperaturen bis 240 °C gedruckt werden und löst sich in heißem und kaltem Wasser (heißes Wasser beschleunigt den Prozess). Da es wasserlöslich ist, bietet es einen praktischen Vorteil gegenüber Materialien wie HIPS, die D-Limonen als Lösungsmittel benötigen – eine Substanz, die in gut belüfteten Bereichen mit Schutzausrüstung verwendet werden muss.

Bild 6: LayCloud Stützmaterialien aus der LayAway-Serie. Quelle: Lay Filaments.

LayPVA ist ein weiteres lösliches Filament von Kai Parthy. PVA (Polyvinylalkohol) ist ein wasserlösliches Material, das häufig als Stützmaterial eingesetzt wird. Es emittiert keine giftigen Dämpfe, ist farblos und löst sich in heißem und kaltem Wasser (heißes Wasser schneller). Es ist etwas steifer als andere PVA-Filamente, was den Druck erleichtert. Es ist für den Einsatz mit PLA, ABS und Nylon konzipiert. LayPVA wurde so entwickelt, dass es widerstandsfähiger gegen Wärmeverformung und thermische Degradation im Extruder ist – ein häufiges Problem bei anderen PVA-Filamenten. Daher kann es auch an Druckern mit beheiztem Bett verwendet werden und haftet gut.

Einzigartige und visionäre 3D-Druck-Materialien

Kai Parthy ist ein extrem kreativer und produktiver Materialentwickler. Etwa einmal pro Jahr bringt er ein neues, unvorstellbares Filament auf den Markt – mittlerweile rund ein Dutzend originale, unübertroffene Materialien in seinem Portfolio.

Lay Filaments sind vielseitig einsetzbar: in vielen Branchen, von Anwendern mit unterschiedlichen Kenntnisständen und für zahlreiche Anwendungen – Formen, Stützstrukturen, Pflanzsubstrate, dekorative Holz- und Keramikobjekte, Textilien, Verkehrssicherheitszubehör, Schwämme und gelartige Objekte.

Die 3D-Druck-Community wartet gespannt auf Kai Parthys nächstes geniales Material. Mögen die nächsten 10 Jahre seiner Arbeit weitere hochmoderne Filamente für die täglich neuen Bedürfnisse der additiven Fertigung bringen.