HIPS 3D-Druckfilament erklärt:Materialien, Eigenschaften und Verwendung

HIPS (High Impact Polystyrol) wird durch die Kombination von Polybutadienkautschuk und reinem Polystyrol hergestellt. HIPS ist ein thermoplastisches Material, das einige einzigartige Eigenschaften besitzt, die die meisten Filamente nicht aufweisen, darunter:geringe Hygroskopizität; Löslichkeit in D-Limonen (einem chemischen Lösungsmittel); und gute Schlagfestigkeit. HIPS hat den Vorteil, dass es kostengünstig, schnell zu drucken und langlebig ist. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass es als Trägermaterial für 3D-gedruckte ABS-Teile dienen kann.

HIPS wurde von Johann Eduard Simon, einem deutschen Apotheker, erfunden. Das Harz eines Amberbaums namens Storax wurde entnommen und synthetisiert. Das Ergebnis der Synthese war eine ölige Substanz. Einige Tage später verdickte sich die Substanz zu seiner Überraschung und wurde geleeartig. Diesen Stoff nannte er Styroloxid. Es dauerte jedoch fast ein Jahrhundert, bis das Produkt in industriellen Anwendungen zum Einsatz kam.

Derzeit wird HIPS in einer Vielzahl von Branchen zur Herstellung von Konsumgütern eingesetzt, darunter Spielzeug, elektronische Komponenten, Fahrradanhänger und Lebensmittelverpackungen. In diesem Artikel wird die Verwendung von HIPS für den 3D-Druck im Detail besprochen:seine Zusammensetzung, Eigenschaften, Einschränkungen und Anwendungen sowie einige Tipps für den erfolgreichen Druck mit HIPS-Filamenten.

Was ist HIPS 3D-Druck?

Während HIPS-Filament allein zum Drucken von 3D-Teilen verwendet werden kann, wird es hauptsächlich zum Drucken leicht entfernbarer Stützen für überhängende Strukturen in aus anderen Kunststoffen gedruckten Teilen verwendet. HIPS wird normalerweise mit ABS als Hauptdruckmaterial kombiniert. Mit HIPS gedruckte Stützstrukturen können durch Auflösen in D-Limonen ohne Schleifen oder Schrubben von der gedruckten Hauptkomponente entfernt werden. Aufgrund dieser Eigenschaft wird es als Trägerstruktur mit ABS verwendet:ABS für den Hauptdruckteil und das leicht auflösbare HIPS für temporäre Druckträger.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden „Funktionsweise von 3D-Druckern“.

Wie ist die Zusammensetzung des HIPS-Filaments?

HIPS vereint die chemischen Eigenschaften von Polybutadienkautschuk und reinem Polystyrol. Polybutadien-Kautschuk ist für seine Elastizität bekannt. Reines Polystyrol hingegen ist für seine Härte bekannt. Das Ergebnis dieser Kombination ist ein solides Material, das aufgrund seiner relativ hohen Zugfestigkeit nicht so leicht bricht. 

Zur Herstellung von HIPS wird Butadien selektiv in Styrol polymerisiert. Dieser Prozess wird in Gegenwart eines chemischen Katalysators namens Neodym-bis(2-ethylhexanol)phosphonat/Diisobutylaluminiumhydrid/Diethylaluminiumchlorid erreicht.  Die Präpolymerlösung sollte einen hohen cis-1,4-Gehalt und einen niedrigen Styrolgehalt von 96,6 % bzw. 1,01 % aufweisen. Die resultierende chemische Lösung wird erneut mit Styrol polymerisiert, diesmal jedoch gründlich.

Was sind die Eigenschaften von HIPS-Filament?

Zu den Eigenschaften von HIPS gehören:

1. HIPS lässt sich leicht formen und bearbeiten und funktioniert gut mit einer Reihe von Klebstoffen.
2. Es ist langlebig und verfügt über eine gute Schlagfestigkeit.
3. Es handelt sich um ein lösliches Trägermaterial, das in D-Limonen löslich ist.
4. HIPS ist lebensmittelecht und kann daher als Verpackungsprodukt in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendet werden.
5. Eine der vorteilhaften Eigenschaften von HIPS ist seine einfache Lagerung. Im Gegensatz zu den meisten Filamenten, die Feuchtigkeit absorbieren, wenn sie der Luft ausgesetzt werden (sie sind hygroskopisch), bleibt HIPS stabil, wenn es Feuchtigkeit ausgesetzt wird.
6. Die Schmelztemperatur liegt im Bereich von 220–250 °C.

Vergleich der HIPS-Filamenteigenschaften

Tabelle 1 unten vergleicht die Eigenschaften von HIPS-Filamenten mit anderen Filamentmaterialien: