FDM-3D-Druck:Vergleich von ASA-, PETG- und PC-Filamenten

Fused Filament Fabrication (FFF) oder besser bekannt als Fused Deposition Modeling (FDM) ist nach wie vor eine der beliebtesten 3D-Drucktechnologien. Und mit der Weiterentwicklung der Technologie findet FDM immer mehr industrielle Anwendungen in der Fertigung. Die Entwicklung neuer Polymermaterialien ist ein Schlüsselfaktor für diese Entwicklung.

Im heutigen Tutorial schauen wir uns drei beliebte thermoplastische Materialien an, die für den FDM-3D-Druck verfügbar sind:ASA, PETG und PC. Wir werden ihre Vorteile, Einschränkungen sowie Tipps für erfolgreiches Drucken untersuchen.

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ASA, PETG und PC im Vergleich

Material Profis Nachteile Gemeinsame Anwendungen ASAStarke UV- und Chemikalienbeständigkeit
Leicht nachzubearbeitenKann schwierig zu bedrucken sein
Erfordert hohe Drucktemperaturen
Gibt stinkende Dämpfe abStoßstangenabdeckungen
Gartengeräte
Halterungen und Vorrichtungen PETGSstärker als ABS
Lebensmittelecht
Wenige Verzugs-/SchrumpffehlerHygroskopisch
Anfällig für „Stringing“
Kann auf der Druckoberfläche kleben
Schwierig zu bemalen/zu klebenLebensmittelbehälter
Prothetisch Geräte
Verpackung PCStiff und stark
Transparent
Kann harten Nachbearbeitungsmethoden standhalten, zB TaumelnHygroskopisch
Erfordert optimale Bedingungen für erfolgreiches DruckenFormen
Ansaugkrümmer (verstärkte) Vorrichtungen und Vorrichtungen

3D-Druck mit ASA

Was ist ASA?

Acrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA) ist ein gängiger 3D-Druck-Thermoplast mit hoher UV- und Chemikalienbeständigkeit.

Ursprünglich als Weiterentwicklung von ABS entwickelt, ist ASA besser für den Außeneinsatz geeignet als ABS, das durch längere Sonneneinstrahlung beschädigt werden kann.

Obwohl ASA ABS strukturell sehr ähnlich ist, gibt es einige wesentliche Unterschiede. ABS kann beispielsweise unter Sonneneinstrahlung spröde werden, während ASA durch seine Materialformulierung zehnmal witterungsbeständiger und UV-beständiger ist als ABS.

Seine überlegene Beständigkeit gegenüber UV-Strahlen und Witterungseinflüssen macht ASA daher zu einer guten Option für Außenanwendungen.

Warum mit ASA drucken?

• Starke mechanische Eigenschaften :ASA hat eine hohe Schlag- und Temperaturbeständigkeit, wodurch die Teile mechanischen Belastungen über einen langen Zeitraum standhalten.
  
  
• UV-beständig :Das Material hat eine außergewöhnliche UV-Stabilität, d. h. es behält seine Eigenschaften auch bei Sonneneinstrahlung.
  
  
• Große chemische Beständigkeit :ASA hält einer Vielzahl von Chemikalien stand, darunter gesättigte Kohlenwasserstoffe, Schmieröle, pflanzliche und tierische Öle, wässrige Salzlösungen, schwache Säuren und Laugen sowie Wasser.
  
  
• Einfache Nachbearbeitung :ASA eignet sich gut für verschiedene Nachbearbeitungstechniken. Schleifen, Lackieren (mit Acrylfarben), Kleben, Fräsen, Bohren und Schneiden – all diese Nachbearbeitungsschritte sind mit einem ASA-Teil möglich. Das Material löst sich auch in Lösungsmitteln wie Aceton, wodurch Schichtlinien leicht geglättet werden können.

Welche Einschränkungen gibt es bei ASA?

• Hohe Extrudertemperatur erforderlich :Beim Drucken mit ASA müssen sowohl die Extruder- als auch die Druckbetttemperatur hoch sein, was den Druckprozess sehr energieintensiv macht.
  
  
• Schwierig zu drucken :Wenn die Drucktemperatur nicht richtig eingestellt ist, entsteht beim Drucken der Teile eine innere Spannung, die zu Verzug, schwachen Teilen und Schichttrennung führen kann.
  
  
• Rauch :ASA gibt während des Druckvorgangs intensive und stinkende Dämpfe ab. Die Dämpfe können Reizungen und Kopfschmerzen verursachen, daher ist es wichtig, für eine gute Belüftung Ihres Arbeitsplatzes zu sorgen. Viele verfügbare FDM-3D-Drucker sind jedoch entweder mit einem Gehäuse oder einem Filter und einem Ventilator zur Rauchabsaugung ausgestattet.

Häufige Anwendungen von ASA

Outdoor-Anwendungen

Dank seiner UV-Stabilität ist ASA gut für Außenanwendungen geeignet, von Elektrogehäusen über Gartengeräte bis hin zu Kfz-Teilen.

Automobil

Gute mechanische Eigenschaften und ein relativ niedriger Preis machen ASA zu einer guten Wahl für funktionale Prototypen und einige Endverbrauchsteile. Für Automobilanwendungen kann ASA zum Prototyping von Teilen verwendet werden, einschließlich Stoßfängerabdeckungen, Kühlergrills, Seitenspiegelgehäusen und Armaturenbretthaltern.

Werkzeuge

Leichte ergonomische Griffe/Griffe, Montagevorrichtungen und Vorrichtungen, Staumaterial, Werkzeugwagen sind ebenfalls Anwendungen, die für ASA gut geeignet sind.

Tipps zum 3D-Druck ASA

Grundlegende Druckanforderungen:

Extrudertemperatur :230-250 °C

Druckbetttemperatur :95-110 °C

Anlage :sehr zu empfehlen

Bettbezug drucken :empfohlen (Kapton-Band, ABS-Slurry)

• ASA ist sehr temperaturempfindlich. Da verschiedene ASA-Filamenthersteller eine etwas andere ideale Temperatureinstellung haben, wird immer empfohlen, die von Ihrem Filamenthersteller angegebenen Anforderungen zu befolgen.
  

• Um Verwerfungen und Schichttrennungen zu vermeiden, empfiehlt sich die Verwendung einer guten Haftung wie Kaptonband. Kapton-Band hilft auch, die Hitze gleichmäßig auf dem Druckbett zu verteilen und Drucke mit einer glänzenden Unterseite zu erzielen.
  

• Aufgrund hoher Drucktemperaturen können mit ASA bedruckte Teile einer Überhitzung unterliegen, was zu einer schlechten Ausgabequalität führt. Um dieses Problem zu vermeiden, empfiehlt es sich, die ersten Schichten bei einer höheren Temperatur zu drucken und die Temperatur dann für den Rest des Drucks um 5 Grad zu senken.
  

• Die Verwendung eines Kühlgebläses ist eine weitere Möglichkeit, mit Überhitzung umzugehen. Es wird empfohlen, den Schichtlüfter mit der minimal möglichen Geschwindigkeit (10-25% der Gesamtleistung) zu verwenden. Dies trägt dazu bei, das Material abzukühlen, ohne dass es zu plötzlichen Temperaturänderungen kommt, die zu Rissen führen können.
  

• Auf der Nachbearbeitungsseite können ASA-Teile geglättet werden, indem das gedruckte Teil in ein Acetonbad getaucht wird. Es kann dann direkt geklebt und lackiert werden, ohne dass Grundierungen aufgetragen werden müssen.

3D-Druck mit PETG

Was ist PETG?

Wird für alles verwendet, von Lebensmittelverpackungen bis hin zu Wasserflaschen, Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG) ist heute eines der am häufigsten verwendeten Polymere.

PETG ist eine Variante des bekannteren PET-Materials und wird als Filament für den 3D-Druck verwendet. PETG ist jedoch glykolmodifiziert, wodurch das Filament klarer und weicher als PET und weitaus besser für den 3D-Druck geeignet ist.

Dieser Thermoplast vereint die nützlichsten Eigenschaften von ABS und PLA. Mit der Stärke von ABS und der Benutzerfreundlichkeit von PLA zeichnet sich PETG als langlebiges, temperaturbeständiges und relativ flexibles Material aus, ideal für mechanische Teile und funktionale Prototypen.

Warum PETG verwenden?

• Es ist ABS überlegen :PETG ist schlagfest und haltbarer als ABS. Dank einer starken Schichthaftung hält es UV-Licht besser stand und ist im Allgemeinen weniger anspruchsvoll zu bedrucken. Darüber hinaus gibt PETG keine stinkenden Dämpfe ab.
  
  
• Wenige temperaturbedingte Probleme :Beim Drucken mit PETG ist es weniger wahrscheinlich, dass sich Ihr Teil aufgrund von Temperaturänderungen verzieht oder schrumpft.
  
  
• Es gilt als lebensmittelecht: Beachten Sie jedoch unbedingt die Spezifikationen des jeweiligen Filamentherstellers.

Welche Einschränkungen hat PETG?

• PETG ist hygroskopisch :Dies bedeutet, dass es Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt. Luftfeuchtigkeit wirkt sich negativ auf das Material aus und kann zu Fehldrucken führen. Aus diesem Grund sollte das Filament in einer trockenen Umgebung gelagert werden.

• PETG neigt zu "Stringing": Dies tritt auf, wenn der Extruder mehr Material schmilzt, als er idealerweise sollte. Wenn sich der Extruder bewegt, tropft das überschüssige Material, haftet an der Schicht und verursacht Fäden, die die Genauigkeit eines Drucks beeinträchtigen. Durch die richtige Abstimmung der Druckeinstellungen kann dieser Effekt abgemildert werden.
  
  
• Mögliche Verschmelzung mit dem Druckbett :Manchmal kann PETG während des Druckvorgangs mit dem Druckbett verschmelzen. Dies kann das Entfernen erschweren, ohne die Oberfläche des Druckbetts zu beschädigen. Daher wird dringend davon abgeraten, auf Oberflächen wie Glas und PEI zu drucken. Stattdessen können Sie die Bauoberfläche mit einem Trennmittel wie Klebestift oder Haarspray beschichten, um einen erfolgreichen Druck zu gewährleisten.
  
  
• Aufgrund der Eigenschaften von PETG, die das Haften von Klebstoffen erschweren, können Teile schwierig zu lackieren oder zu kleben sein.

Gemeinsame Anwendungen

Fertigung

Da es als lebensmittelecht gilt, ist PETG ein gängiges Material in der verarbeitenden Industrie, wo es für Wasser- und Getränkeflaschen, Speiseölbehälter und FDA-konforme Vorratsbehälter für Lebensmittel verwendet werden kann.

Aufgrund seiner hohen Schlagfestigkeit eignet sich PETG auch für Druckerzeugnisse, die plötzlichen oder anhaltenden Belastungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Schutzkomponenten, Prothesen, Vorrichtungen und mechanische Teile.

Verpackung

Produktverpackungen sind ein weiteres Beispiel für den Einsatz von PETG. Transparente Verpackungen aus PETG können beispielsweise zur Präsentation eines Artikels verwendet werden, während die Schlagfestigkeit des Materials ihn sicher hält.

Die Fähigkeit von PETG, strengen Sterilisationsprozessen standzuhalten, macht es auch für die Verpackung von pharmazeutischen und medizinischen Geräten geeignet.

Tipps für den Einstieg in den 3D-Druck von PETG

Grundlegende Druckanforderungen:

Extrudertemperatur :220-260 °C

Druckbetttemperatur :50-75 °C

Anlage :nicht erforderlich

Bettbezug drucken :Klebestift, blaues Malerband

• Beginnen Sie immer mit einer niedrigen Druckgeschwindigkeit von etwa 15 mm/s. Dies wird Ihnen in der Regel dabei helfen, herauszufinden, welche Einstellungen für Ihr Material am besten geeignet sind. Sobald Sie die besten Einstellungen herausgefunden haben, können Sie Ihre Druckgeschwindigkeit erhöhen.
• Um ein Durchsickern und Fadenziehen zu verhindern, können Sie die Rückzugslänge etwas erhöhen – fügen Sie 1 mm für einen Direktextruder und 2-3 mm für einen Bowden-Extruder hinzu. Wenn Sie immer noch Saiten bekommen, können Sie mit einer Heißluftpistole alle verbleibenden Saiten abbrennen, sobald ein Teil fertig ist.
• Wenn sich die Schichten in Ihrem Druck ablösen oder reißen, müssen Sie die Lüftergeschwindigkeit reduzieren. Je weniger Kühlung verwendet wird, desto mehr Zeit haben die extrudierten Schichten, um sich vollständig mit dem Rest des Teils zu verbinden.

3D-Druck mit Polycarbonat

Was ist Polycarbonat?

Polycarbonat (PC) ist einer der stärksten technischen Kunststoffe für den 3D-Druck. Wenn Sie robuste, hitzebeständige und formstabile Teile benötigen, die starken Stößen standhalten, ist PC eine attraktive Materialoption.

PC kann für den 3D-Druck eine ziemliche Herausforderung darstellen, da es hohe Temperaturen erfordert, um richtig zu extrudieren, und eine größere Neigung zum Verziehen und Spalten aufweist als andere Thermoplaste wie ABS. Sobald es jedoch beherrscht wird, können starke und langlebige 3D-gedruckte Teile für Ihre nächste technische Anwendung hergestellt werden.

Warum 3D-Druck mit dem PC?

• Hervorragende Materialeigenschaften :PC ist ein steifes Material mit hoher Steifigkeit, Festigkeit und Hitzebeständigkeit. PC weist eine mäßige chemische Beständigkeit und eine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit auf.
  
  
• Gute optische Eigenschaften :Die Transparenz von PC ist vergleichbar mit Glas. Das Material lässt sichtbares Licht besser durch als die meisten anderen Kunststoffe, einschließlich PETG.
  
  
• Einfache Nachbearbeitung :Die hohe Schlagzähigkeit von PC macht das Trommeln zu einer geeigneten Option für die automatisierte Nachbearbeitung. Durch vibrierende Kornpartikel können die Schichtlinien schnell geglättet werden, ohne das Teil zu beschädigen.

Welche Einschränkungen gibt es beim PC?

• Wie PETG ist PC hygroskopisch, daher sollten Sie das Filament in einer kontrollierten Umgebung mit geringer Luftfeuchtigkeit aufbewahren, damit es keine Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt.
  
  
• PC ist nicht das einfachste Material für den 3D-Druck, wenn die optimalen Bedingungen nicht erfüllt sind. Aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit muss PC bei einer hohen Temperatur (typischerweise über 250 °C) gedruckt werden. Hohe Temperaturen können jedoch zu einem Aufbau interner Spannungen in einem Teil führen, wodurch es sich verzieht, delaminiert und schlecht am Druckbett haftet.

Gemeinsame Anwendungen

PC wurde in so unterschiedlichen Anwendungen wie Sonnenbrillengläsern, Tauchmasken, elektronischen Bildschirmen und Handyhüllen verwendet.

Spritzgussformen

Da es stark und hitzebeständig ist, ist PC ideal für hochbelastete, belastbare Anwendungen und kann Temperaturen von bis zu 110 °C ausgesetzt werden. Spritzgussformen für die Kleinserienfertigung, Werkzeuge und Funktionsprototypen sind allesamt gute Kandidaten für den 3D-Druck mit PC.

Ansaugkrümmer

Auch für die Herstellung von Ansaugkrümmern und anderen hochtemperaturbeanspruchten Teilen eignet sich kohlenstoffverstärktes PC gut.

Tipps für den 3D-Druck-PC

Grundlegende Druckanforderungen:

Extrudertemperatur :250-300 °C

Druckbetttemperatur :90-150 °C

Anlage :empfohlen

Bettbezug drucken :Klebestift, PEI

• PC erfordert eine kontrollierte Hochtemperatur-Druckumgebung. Um eine kontrollierte Umgebung zu gewährleisten, wird empfohlen, einen vollständig geschlossenen 3D-Drucker zu verwenden. Dadurch wird die Temperatur im Inneren des 3D-Druckers auf dem erforderlichen Niveau gehalten, was eine höhere Druckerfolgsrate, bessere Qualität und Leistung der gedruckten Teile ermöglicht.
  
  
• Um die beste Druckbetthaftung zu erzielen, ist eine gute Faustregel, eine dünne Schicht Kleber auf eine Bauplatte aufzutragen oder PEI-Platten zu verwenden.
  
  
• Beim 3D-Druck mit dem PC ist es wichtig, bei ausgeschaltetem Lüfter zu drucken, um ein Aufrollen und Verziehen zu vermeiden.
  
  
• PC-Filament neigt beim Drucken zum Auslaufen. Um dies zu verhindern, versuchen Sie, den Rückzugsweg und die Rückzugsgeschwindigkeit zu erhöhen. Um jedoch ein Verklemmen Ihrer Düse zu vermeiden, vermeiden Sie Rückzugswege von mehr als 10 mm.

Wählen Sie Ihr FDM-Material mit Bedacht aus

Die Auswahl des richtigen Materials für Ihre Anforderungen hängt von Ihrer spezifischen Anwendung ab.

ASA, PETG und PC haben alle ihre Vorteile und Anwendungen, für die sie am besten geeignet sind. Wenn Sie nach einem Filament suchen, um Teile für Outdoor-Zwecke und Prototypen herzustellen, ist ASA eine gute Wahl. Für starke und langlebige Funktionsprototypen sollten Sie sich PETG ansehen. Wählen Sie schließlich PC-Filament, wenn Sie transparente, aber sehr steife Teile in 3D drucken möchten.

FDM-3D-Druck kann manchmal schwierig sein; Mit dem richtigen Ansatz sind diese Herausforderungen jedoch überwindbar.

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