HIPS-3D-Druckfilament erklärt: Materialien, Eigenschaften & Anwendungen

HIPS (High Impact Polystyrene) wird durch Kombination von Polybutadien-Kautschuk und reinem Polystyrol hergestellt. HIPS ist ein thermoplastisches Material, das einige einzigartige Eigenschaften besitzt, die den meisten Filamenten fehlen, darunter: geringe Hygroskopizität; Löslichkeit in d-Limonen (ein chemisches Lösungsmittel); und gute Schlagfestigkeit. HIPS bietet den Vorteil, kosteneffizient, schnell zu drucken und langlebig zu sein. Als zusätzlicher Vorteil kann es als Stützmaterial für ABS-3D-gedruckte Teile dienen.

HIPS wurde von Johann Eduard Simon, einem deutschen Apotheker, entwickelt. Das Harz eines Amberbaums namens Styrax wurde entnommen und synthetisiert. Das Ergebnis der Synthese war eine ölige Substanz. Einige Tage später verdickte sich die Substanz zu seiner Überraschung und wurde gallertartig. Er nannte diese Substanz Styroloxid. Es dauerte jedoch fast ein Jahrhundert, bis das Produkt in industriellen Anwendungen genutzt wurde.

Heute wird HIPS in einer Vielzahl von Branchen zur Herstellung von Konsumgütern eingesetzt, darunter: Spielzeug, elektronische Komponenten, Fahrradanhänger und Lebensmittelverpackungen. Dieser Artikel wird die Verwendung von HIPS für den 3D-Druck detailliert besprechen: seine Zusammensetzung, Eigenschaften, Einschränkungen und Anwendungen sowie einige Tipps für erfolgreiches Drucken mit HIPS-Filamenten.

Was ist HIPS-3D-Druck?

Während HIPS-Filament allein zum Drucken von 3D-Teilen verwendet werden kann, wird es hauptsächlich eingesetzt, um leicht entfernbarer Stützen für überhängende Strukturen in Teilen zu drucken, die aus anderen Kunststoffen gedruckt werden. HIPS wird meist mit ABS als Hauptdruckmaterial kombiniert. Mit HIPS gedruckte Stützstrukturen können vom Hauptbauteil durch Auflösen in d-Limonen entfernt werden, ohne Schleifen oder Schrubben. Diese Eigenschaft ist der Grund, warum es als Stützmaterial mit ABS verwendet wird: ABS für das Hauptdruckteil und das leicht auflösbare HIPS für temporäre Druckstützen.

Mehr erfahren Sie in unserem Leitfaden „Wie funktionieren 3D-Drucker?“.

Zusammensetzung von HIPS-Filament

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

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

Eigenschaften von HIPS-Filament

Einige Eigenschaften von HIPS sind:

1. HIPS ist leicht form- und bearbeitbar und funktioniert gut mit einer Reihe von Klebstoffen.
2. Es ist langlebig und besitzt gute Schlagfestigkeit.
3. Es ist ein auflösbares Stützmaterial, das in d-Limonen löslich ist.
4. HIPS ist lebensmittelsicher und kann daher als Verpackungsprodukt in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt werden.
5. Eine der vorteilhaften Eigenschaften von HIPS ist seine einfache Lagerung. Im Gegensatz zu den meisten Filamenten, die Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen (sie sind hygroskopisch), bleibt HIPS bei Feuchtigkeitsexposition stabil.
6. Die Schmelztemperatur liegt im Bereich von 220–250 °C.

Vergleich der HIPS-Filament-Eigenschaften

Die folgende Tabelle vergleicht die Eigenschaften von HIPS-Filamenten mit anderen Filamentmaterialien: