10 Jahre Lay Filaments

Jede Erfindung beginnt als Experiment und ist es bis zu einem gewissen Grad als revolutionär angesehen. Da ist die additive Fertigung nicht anders, und der experimentelle und revolutionäre Aspekt neuer Materialien und Technologien im 3D-Druck ist immer sehr auffällig und spannend. Dies liegt daran, dass der 3D-Druck relativ neu ist, sich aber in einem wirklich atemberaubenden Tempo entwickelt, was vor allem darauf zurückzuführen ist, dass sich immer mehr Branchen und Unternehmen für den Einstieg in Industrie 4.0 mit Hilfe von AM entscheiden. Dies bedeutet eine immense Vielfalt an Anforderungen, die es zu erfüllen gilt, und Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt.

Zehn produktive Jahre auf dem 3D-Druckmarkt

Vor 10 Jahren, als der 3D-Druckmarkt nur PLA und ABS zu bieten hatte, brachte ein deutscher Ingenieur, Kai Parthy, sein erstes Filament namens LayWoo-D3 auf den Markt. Damals war es das erste Holzfilament auf dem Markt und der Erfinder selbst weckte das Interesse in der 3D-Druck-Community. Seine nächste Erfindung LayBrick ermutigte andere Hersteller, ebenfalls mit Holz- und Keramikfilamenten zu experimentieren. Stand heute kann man mit Sicherheit sagen, dass Kai Parthy nicht enttäuscht wurde, da er nicht aufgehört hat, 3D-Druckfilamente und andere Erfindungen wie ein zweifarbiges Hotend oder Anti-Warping-Lösungen zu liefern.

The Lay Filaments-Katalog

Der Lay Filaments Katalog besteht aus über 10 innovativen Filamenten (einige davon mit Variationen) mit interessanten Eigenschaften, die auf dem 3D-Druckmarkt oft noch unerreicht sind. Die Lay-Filamente haben sehr einzigartige und praktische Verwendungszwecke, und meistens ergeben sie ein Objekt, das überhaupt nicht wie 3D-gedruckt aussieht, was in bestimmten Anwendungen von Vorteil sein kann. Alle Filamente von Kai Parthy sind qualitativ hochwertige Produkte, die vor ihrer Markteinführung umfangreichen Tests unterzogen werden. Einige der innovativsten Lay-Filamente sind GrowLay, die LayWood-Serie, LayBrick, LayCeramic, Reflect-o-Lay, SoLay, MoldLay, die PoroLay-Serie und die LayAway-Serie.

GrowLay

Zum Zeitpunkt seiner Markteinführung war das GrowLay-Filament ein Material, das noch nie zuvor im 3D-Druck verwendet wurde. Es ist ein biologisch abbaubares mikrokapillares Filament, das Wasser, flüssigen Dünger, Samen und Substrat aufnehmen kann, weshalb es als Struktur für wachsende Pflanzen, Pilze, Flechten, Moos und sogar Käse dienen kann.

Bild 1:3D-gedruckte Teile mit dem braunen und weißen GrowLay-Filament. Quelle:Lay Filaments.

Es gibt zwei Optionen – Brown GrowLay und White GrowLay. Beide können mit Lebensmittelfarben gefärbt und sterilisiert werden (niemals thermisch), was sie bei Forschungszentren, pharmazeutischen Einrichtungen und sogar kreativen Köchen sehr beliebt gemacht hat.

Video 1:3D-Druck mit dem Brown GrowLay-Filament. Quelle:RucklerSaga.

Während das braune GrowLay in seiner Zusammensetzung natürliche Holzzellen enthält, hat das weiße GrowLay keine, was zu einer geringeren Zugfestigkeit und Steifigkeit führt. Dies erschwert den 3D-Druck etwas und wird daher denjenigen empfohlen, die Erfahrung mit Brown GrowLay haben.

Die LayWood-Reihe

LayWoo-D3 ist das Filament, mit dem 2012 alles begann. Dieses Filament besteht zu 40 % aus Holzfasern und seine Oberflächenbeschaffenheit ähnelt der von Holz. Es kann geschliffen und lackiert werden und ändert seine Farbe je nach Extrusionstemperatur, was es perfekt für den 3D-Druck von Dekorationsstücken wie Wohnkultur oder Holzleisten macht.

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

Laywood Flex wurde aus LayWoo-D3 durch Hinzufügen von Flexibilisator-Komponenten erstellt. Es besteht zu 35 % aus Holzfasern, einem Polymerbindemittel und einem Weichmacher. Wie Laywoo-D3 kann es geschliffen und lackiert werden, und die Extrusionstemperatur ändert seine Flexibilität und Farbe, wodurch der Effekt der Jahresringe nachgebildet werden kann.

LayBrick und LayCeramic

LayBrick besteht aus Sandstein und einem Polymerbindemittel, und seine Oberflächenbeschaffenheit ähnelt Stein oder Keramik, obwohl es in Bezug auf seine Eigenschaften kein keramisches Filament ist. Seine Rauheit nimmt je nach Extrusionstemperatur zu oder ab. Wie LayWood eignet sich LayBrick perfekt zum Drucken von dekorativen 3D-Teilen oder zum Drucken von Architekturmodellen.

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

LayCeramic hingegen ist ein Filament mit tatsächlichen keramischen Eigenschaften. Ein mit diesem Filament 3D-gedrucktes Objekt muss einem Entbinderungs- und Sinterprozess unterzogen werden, um das Polymerbindemittel zu entfernen und das Teil vollständig keramisch zu machen. Anschließend kann das Stück weiterverarbeitet (z. B. emailliert) werden, um ihm ein keramisches Aussehen zu verleihen.

Reflect-o-Lay

Reflect-O-Lay ist ein Filament aus halbflexiblem PLA und retroreflektierenden Perlen, eine weitere Erfindung von Kai Parthy. Das Filament ist mit Millionen reflektierender Pigmente gefüllt, die unabhängig vom Winkel intensiv leuchten, wenn sie von einer Taschenlampe oder Autoscheinwerfern beleuchtet werden.

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

Reflect-O-Lay kann zum 3D-Drucken von Fahrradzubehör oder passiven Signalen für Sichtbarkeit und Sicherheit im Straßenverkehr oder für cooles, im Dunkeln leuchtendes Zubehör verwendet werden. Mit Reflect-O-Lay gedruckte 3D-Teile sind flexibel und waschbar, sodass sie auf Kleidung geklebt oder aufgenäht und gewaschen werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass die reflektierenden Eigenschaften verloren gehen.

SoLay

Solay ist ein Filament elastisch wie Gummi (Shore-Härte 90A) und soll ähnlich wie Gummi verwendet werden, beispielsweise in Schuhsohlen, Gürteln oder Armbändern. Es wurde mit Blick auf den Textilsektor entwickelt, kann aber auch in anderen Branchen eingesetzt werden, sowohl für das Prototyping als auch für den 3D-Druck von Endverbrauchsteilen. Es eignet sich perfekt für den 3D-Druck experimenteller Schuhe, da es (sowohl das Filament als auch das gedruckte Teil) mit alkoholbasierten Tinten bemalt werden kann.

Bild 4:Färben eines 3D-gedruckten Stücks mit dem Solay-Filament. Quelle:Lay Filaments.

Der 3D-Druck ist einfach und es wird empfohlen, dies auf einem 3D-Drucker mit einem Direktextruder (besser für flexible Filamente) wie dem Raise 3D Pro2-Drucker oder dem Creality CR-10-Drucker zu tun .

MoldLay

MoldLay ist die neueste Veröffentlichung von Kai Parthy. Es ist ein Filament mit wachsähnlichen Eigenschaften. Es wurde für den Druck von 3D-Formen für das Wachsausschmelzverfahren sowie für dauerhafte Formen für Metalle entwickelt. Es zeigt fast keine Belastung und benötigt kein Heizbett für den 3D-Druck. Beim Wachsausschmelzverfahren wird die Form von Beton umgeben und das Filamentmodell schmilzt im Inneren und hinterlässt eine Form, die mit dem gewünschten geschmolzenen Metall gefüllt wird

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

Sobald das Teil fertig ist, kann der restliche Beton entfernt werden, indem das Teil einige Stunden lang in ein Zitronensäurebad getaucht wird. MoldLay macht den Formprozess einfacher, kostengünstiger und schneller als herkömmliches Wachsausschmelzverfahren. Es setzt beim Schmelzen keine giftigen Dämpfe frei und erfordert keine Spezialausrüstung, da MoldLay in einem normalen Küchenofen umgeschnürt werden kann.

Die PoroLay-Serie

Lay-Fomm und Gel-Lay sind zwei sehr einzigartige Filamente aus der PoroLay-Familie. Die Materialien der PoroLay-Familie wurden entwickelt, um mikroporöse, schwimmfähige und dehnbare schaumartige, gummiartige oder lederartige Objekte in 3D zu drucken.

Lay-Fomm, erhältlich in zwei Varianten: LayFomm 40 (Shore-Härte 40A) und LayFomm 60 (Shore-Härte 60A), ist hochporös und teilweise löslich. Es besteht aus einem Polymer und PVA, einem löslichen Material. Das 3D-gedruckte Objekt ist steif und stark, aber wenn es in Wasser gelegt wird, löst sich das PVA auf und es bleibt ein mikroporöses elastisches Gummiobjekt zurück. Es ist ideal für den 3D-Druck von elastischen, schwammartigen Objekten, zum Beispiel eine Simulation von Meereslebewesen. Je länger die Einweichzeit, desto flexibler wird der Gegenstand. Darüber hinaus können mit LayFomm 3D-gedruckte Teile mit anderen Flüssigkeiten wie Öl, Glyzerin, Tinten, Salzlösungen, ionischen Flüssigkeiten benetzt oder elektrisch leitfähig gemacht werden.

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

GelLay hingegen ahmt Gelatine nach, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommt. Es besteht aus einem TPE-Elastomer und einem löslichen PVA. Es ist sehr nützlich für den 3D-Druck weicher Objekte für Anwendungen, bei denen Wasserkontakt und Auftrieb erforderlich sind, beispielsweise in der Biomechanik.

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

Das 3D-gedruckte Objekt ist stark und steif, aber sobald es mit Wasser gespült oder in Wasser getaucht wird, wird das PVA im GelLay aufgelöst und das Objekt erhält gelatineartige Eigenschaften. Ähnlich wie das LayFomm-Filament kann das GelLay-Filament mit anderen Flüssigkeiten als Wasser benetzt werden, wie z. B. Öl, Glyzerin, Tinten, Salzlösungen, ionischen Flüssigkeiten oder um elektrisch leitfähig zu sein.

Die LayAway-Serie

Die LayAways-Reihe ist eine Familie von Hilfsmaterialien von Kai Parthy und besteht aus EthyLay, High-T-Lay (früher bekannt als Chamberlay), LayCloud und LayPVA. Stützmaterialien helfen dabei, beim 3D-Druck mit der FDM-Technologie komplexe und komplizierte Strukturen zu erhalten. Sobald das Objekt 3D-gedruckt ist, wird die Stütze manuell oder durch Auflösen entfernt. Für den 3D-Druck mit Stützmaterialien einen 3D-Drucker mit einem Doppelextruder, z. B. den BCN Epsilon W27-Drucker oder den Raise3D E2-Drucker.

High-T-Lay, ehemals Chamberlay, ist ein wasserlösliches Hochtemperatur-Stützfilament für Materialien mit hoher Erweichungstemperatur. Dank seiner Extrusionstemperatur von 240 ºC kann es mit technischen Materialien wie PC oder POM sowie Standardfilamenten wie ABS kombiniert werden und hält Kammertemperaturen von etwa 100 ºC über längere Zeit stand. High-T-Lay kann in Wasser gelöst werden, was bedeutet, dass es keinen belüfteten Arbeitsbereich benötigt, wie es bei der Arbeit mit D-Limonen der Fall ist, einem Lösungsmittel, das bei der Arbeit mit anderen Trägermaterialien wie HiPS erforderlich ist.

Bild 5:Das High-T-Lay Stützmaterial für Hochtemperaturmaterialien. Quelle:Lay Filaments.

LayCloud ist das erste Stützmaterial auf dem Markt, das speziell für die Verwendung mit flexiblen oder halbflexiblen Filamenten wie TPU und TPE entwickelt wurde. Es kann bei Temperaturen bis zu 240 °C gedruckt werden und löst sich sowohl in heißem als auch in kaltem Wasser auf, obwohl heißes Wasser den Prozess beschleunigt. Da es wasserlöslich ist, bietet es einen praktischen Vorteil für Trägermaterialien wie HiPS, die D-Limonen als Lösungsmittel benötigen, eine Substanz, die in gut belüfteten Bereichen mit Schutzausrüstung verwendet werden muss.

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

LayPVA ist ein weiteres lösliches Filament von Kai Parthy. PVA (Polyvinylacetat) ist ein wasserlösliches Material, das häufig als Trägermaterial verwendet wird. Es gibt keine giftigen Dämpfe ab, ist farblos und kann sowohl in heißem als auch in kaltem Wasser aufgelöst werden, und ähnlich wie LayCloud löst heißes Wasser LayPVA schneller auf. Es ist etwas steifer als andere PVA-Filamente, wodurch es einfacher zu drucken ist. Es ist für die Verwendung mit PLA, ABS und Nylon konzipiert. Das LayPVA wurde so konzipiert, dass es widerstandsfähiger gegen Wärmeverformung und thermischen Abbau im Extruder ist, was bei anderen PVA-Filamenten häufig ein Problem darstellt. Daher kann es mit 3D-Druckern mit beheiztem Bett verwendet werden und haftet trotzdem gut.

Einzigartige und visionäre 3D-Druckmaterialien

Kai Parthy ist ein äußerst kreativer und produktiver Ersteller von Material. Er führt ungefähr jedes Jahr ein neues, unvorstellbares Filament ein und hat jetzt etwa ein Dutzend originelle und unübertroffene Materialien in seinem Portfolio.

Lay Filamente sind sehr vielseitige Filamente und können in vielen Sektoren, von Benutzern mit unterschiedlichen Fähigkeiten und für zahlreiche Anwendungen wie Formen, Stützen, Pflanzenwachstumsgrundlagen, dekorative Holz- und Keramikartikel, verwendet werden. Textilien, Verkehrssicherheitszubehör oder Schwämme und gallertartige Gegenstände.

Die 3D-Druck-Community wartet ungeduldig auf das nächste geniale Material von Kai Parthy. Mögen die nächsten 10 Jahre seiner Arbeit mehr hochmoderne Filamente für die täglich neuen Anforderungen in der additiven Fertigung bringen.