10 bewährte wasserbeständige Lösungen für 3D-gedruckte Teile: Materialien & Nachbearbeitung

Wasserbeständigkeit ist essenziell für Bauteile, die Regen, feuchter Witterung oder dauerhaftem Wasserkontakt – wie Wasserflaschen – ausgesetzt sind. Für 3D-Drucktechnologien gibt es mehrere Faktoren, um wasserbeständige Teile zu erhalten: das Material, das Druckverfahren und die Nachbearbeitungsoptionen.

Wasserbeständige 3D-Druckmaterialien

Die meisten 3D-Druckmaterialien wie PLA degradieren bei längerem Wasserkontakt, während Metalle durch Oxidation rosten. Materialien mit guter Wasserbeständigkeit werden gemäß IP-Code als IP 67 und/oder IP 68 klassifiziert.

Die folgenden 3D-Druckmaterialien eignen sich für wasserbeständige Modelle ohne aufwendige Oberflächenbehandlungen.

Polypropylen (PP)

Dieses Material ist bei Lebensmittelverpackungen und -behältern beliebt. Es ist leicht und wasserabweisend (hydrophob), im Gegensatz zu Materialien, die mit der Zeit Wasser aufnehmen.

Polypropylen ist sehr flexibel und weist gute Schichthaftung mit minimalen Lücken zwischen den Schichten auf. Neben Wasserbeständigkeit ist es auch gegen aggressive Chemikalien wie Säuren und organische Lösungsmittel beständig und bietet gute Hitzebeständigkeit.

Geeignete 3D-Drucktechnologien: MJF & SLS

Nylon PA 12

Dieses Material bietet gute Elastizität und hohe Schlagfestigkeit. Seine Beständigkeit gegen Chemikalien, Alkohole, Kraftstoffe, Öle und Detergenzien ist ausgezeichnet. Es zeigt gute Witterungs- und UV-Beständigkeit. PA12 bietet gewisse wasserdichte Eigenschaften und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Für langfristigen Wasserkontakt ist es jedoch weniger geeignet und benötigt spezifische Oberflächenbehandlungen wie Epoxidbeschichtung für bessere Wasserbeständigkeit.

Geeignete 3D-Drucktechnologien: SLS & FDM

ABS

Dieses Material eignet sich hervorragend für wasserbeständigen Druck. ABS ist schlagzäh und hat eine Glasübergangstemperatur von ca. 105 °C. Es ist hochbeständig gegen wässrige, phosphorsäure- und salzsäurehaltige Medien. Allerdings kann es durch Sonnenlicht beschädigt werden. Es wird häufig für Sprinklerleitungen und Abflussrohre verwendet.

Geeignete 3D-Drucktechnologie: FDM

Polycarbonat

Polycarbonat ist ein transparentes Material mit guter Schlagfestigkeit. Es eignet sich ideal für Babyflaschen und wiederbefüllbare Wasserflaschen.

Polycarbonat ist ein zähes, amorphes Material mit hoher Schlagfestigkeit, Stabilität und guten elektrischen Eigenschaften. Es besitzt einen weiten Temperaturbereich mit einer Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 140 °C.

Geeignete 3D-Drucktechnologie: FDM

PETG

PETG weist signifikante Chemikalienbeständigkeit, Haltbarkeit und gute Formbarkeit auf. Es bietet eine starke Wasser- und Feuchtigkeitsbarriere sowie gute Schlagfestigkeit und ist leicht flexibel. Durch niedrige Verarbeitungstemperaturen ist es in Konsumanwendungen beliebt.

PETG wird häufig für Lebensmittelbehälter und Flaschen für flüssige Getränke verwendet.

Geeignete 3D-Drucktechnologie: FDM

ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat)

Dies ist ein amorpher Thermoplast mit verbesserter Witterungsbeständigkeit. Er wird im 3D-Druck aufgrund seiner UV-Beständigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften häufig für Prototypen eingesetzt. ASA bietet gute Chemikalien- und Hitzebeständigkeit mit einer Glasübergangstemperatur von 108 °C.

Geeignete 3D-Drucktechnologie: FDM

Edelstahl 316L / 1.4404

Der relativ geringe Chromanteil im Edelstahl macht ihn wasserbeständig. Er ist recht beständig gegen Oxidation (Rost). Allerdings kann chlorhaltiges Wasser ihn angreifen. Typische Anwendungen: Lebensmittelverarbeitung, Laborgeräte, Wärmetauscher, Schrauben und Muttern.

Geeignete 3D-Drucktechnologie: DMLS

Kostenvergleich der Teilefertigung mit wasserbeständigen Materialien

Vergleichen wir die Produktionskosten verschiedener wasserbeständiger 3D-Druckmaterialien über Xometrys Instant Quote Engine:

Material	3D-Drucktechnologie	Kosten pro Einzelteil	Stückkosten bei 10 Stück	Stückkosten bei 100 Stück
Polypropylen	MJF	€ 51,00	€ 11,72	€ 8,89
Polypropylen	SLS	€ 51,00	€ 31,57	€ 30,69
Nylon PA 12	SLS	€ 20,96	€ 15,03	€ 12,73
Nylon PA 12	FDM	€ 18,70	€ 10,35	€ 5,63
ABS	FDM	€ 9,13	€ 6,34	€ 2,57
Polycarbonat	FDM	€ 34,45	€ 25,89	€ 25,03
PETG	FDM	€ 10,84	€ 4,28	€ 3,32
ASA	FDM	€ 18,75	€ 6,60	€ 3,99
Edelstahl 316L / 1.4404	DMLS	€ 387,12	€ 294,83	Preis auf Anfrage

3D-Drucktechnologien für wasserbeständige Teile

Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithografie (SLA) und Selektives Lasersintern (SLS) sind die besten Technologien für die Herstellung wasserbeständiger Teile. Die folgenden Techniken lassen sich hauptsächlich im FDM-Prozess anwenden, um die Wasserdichtigkeit zu verbessern.

Wandstärke

Ein Druck mit einer Schichthöhe von 0,15 mm liefert gute Druckqualität und wasserbeständige Teile. Die Erhöhung der Wandstärke reduziert die Porosität gegenüber Wasser. Dies kann durch niedrige Schichthöhe, massiven Infill und hohe Temperatur erreicht werden.

Mehr Perimeter (Shells)

Als Faustregel gilt: Je mehr Perimeter, desto höher die Chance auf ein wasserdichtes Teil. Die Kombination von 4 bis 6 Perimetern bei einer Wandstärke von ca. 3 mm funktioniert gut für wasserdichte Teile. Unterschiedliche Materialien haben jedoch unterschiedliche Perimetergrenzen, die berücksichtigt werden müssen.

Höhere Drucktemperatur

Höhere Temperaturen verbessern die Schichthaftung zwischen den einzelnen Schichten. Diese verbesserte Verbindung reduziert Zwischenräume, die Wasserleckagen verursachen könnten.

Nachbearbeitungsoptionen für wasserbeständige Teile

Nachbearbeitungsprozesse sind sichere Wege, um sicherzustellen, dass Ihre Teile die nötige Wasserbeständigkeit für den Einsatz aufweisen.

Dampfglättung (Vapor Smoothing)

Bei diesem Prozess werden Schichten verschmolzen, Schichtlücken entfernt und die Versiegelung um das Teil verdichtet. Dies geschieht hauptsächlich durch Auftragen eines Lösungsmittels auf ein lösliches Druckteil. Beachten Sie, dass chemische Lösungsmittel materialspezifisch sind.

Diese Oberflächenbehandlung ist für MJF- und SLS-Technologien verfügbar.

Epoxidbeschichtung

Vor dem Auftragen von Epoxidharz ist es wichtig, die Oberfläche des 3D-Teils zu schleifen und zu polieren, um sie so glatt wie möglich zu machen. Dies stellt sicher, dass sie für die Epoxidbeschichtung optimal vorbereitet ist. Zweikomponentige Epoxidharze sind ideal, um wasserdichte 3D-Teile zu erhalten. Die Flüssigkeit dringt in Risse, Hohlräume oder Lücken des 3D-Drucks ein und härtet zu einer starren, wasserdichten Schicht aus.

Fazit

Xometry Europe bietet nicht nur Materialien und 3D-Druckverfahren, sondern auch die nötigen Nachbearbeitungsoperationen, um hochwertige, funktionale wasserbeständige Teile herzustellen. Besuchen Sie unsere Instant Quoting Engine, um unsere verschiedenen Materialien, Technologien und Veredelungsoptionen zu erkunden und Ihr 3D-Modell hochzuladen.