Spritzgegossenes ABS oder Polypropylen ersetzen: Das beste 3D-Druckmaterial von Formlabs wählen

In der traditionellen Fertigung sind die „Big Three“ – ABS, Polypropylen und Nylon – seit langem der Goldstandard. Sie sind die Arbeitspferde des Spritzgusses, geschätzt für ihre vorhersehbaren mechanischen Eigenschaften und Zuverlässigkeit.

Doch da Produktentwicklungszyklen schrumpfen und die Nachfrage nach funktionalen, endverwendbaren 3D-gedruckten Teilen wächst, suchen Ingenieure zunehmend nach 3D-Druckmaterialien, die diese Kunststoffe nicht nur „aussehen lassen“, sondern sich wie sie verhalten.

Bei Formlabs haben wir eine Bibliothek funktionaler Resins entwickelt, die speziell darauf ausgelegt sind, die Lücke zwischen Prototyping und Produktion zu schließen. Welches Formlabs-Material sollten Sie also wählen, wenn Sie ein ABS-Teil ersetzen? Oder einen funktionalen Prototyp für etwas erstellen, das später spritzgegossen oder aus Nylon bearbeitet wird?

Dieser Leitfaden geht die gängigsten Thermoplaste durch und zeigt, welches Formlabs-Material basierend auf der für Ihre Anwendung wichtigsten mechanischen Eigenschaft am meisten Sinn ergibt.

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Brauchen Sie Hilfe bei der Entscheidung, welches 3D-Druckmaterial Sie wählen sollten? Unser neuer interaktiver Material-Wizard hilft Ihnen, die richtigen Materialentscheidungen basierend auf Ihrer Anwendung und den Eigenschaften zu treffen, die Ihnen aus unserer wachsenden Resin-Bibliothek am wichtigsten sind.

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Wenn Sie ein Formlabs-Resin suchen, das die Haltbarkeit, Steifigkeit und Festigkeit (ohne Sprödigkeit) von ABS nachahmen kann – wie bei LEGO®-Steinen –, ist Tough 2000 Resin die beste Wahl.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist einer der am häufigsten verwendeten Thermoplaste, typischerweise im Spritzguss massenproduziert. Es ist extrem beliebt für große Innenraum-Komponenten im Automobilbereich wie Armaturenbretter und Konsolen sowie viele Konsumprodukte, die wir täglich nutzen – Kinderspielzeug (LEGO®-Steine), Lautsprecher- und Küchengeräte-Gehäuse. ABS ist auch eines der beliebtesten Filamente für FDM-3D-Drucker (Fused Deposition Modeling).

Für SLA-3D-Drucker suchen Nutzer nach einem langlebigen, steifen Material mit Festigkeit – aber nicht so steif, dass es spröde wird. Für diese Anwendungen ist Tough 2000 Resin derclosest Vergleich. Tough 2000 Resin Teile biegen sich nicht leicht, haben gute Schlagfestigkeit und halten langfristiger Nutzung stand. Zwar hat Tough 2000 Resin eine deutlich niedrigere Kerbschlagzähigkeit (Notched Izod) als spritzgegossenes ABS, doch die Vorteile des 3D-Drucks in Designkomplexität und Anpassbarkeit ermöglichen es, solche Constraints zu umgehen.

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Tough 2000 Resin V2 ist ein robustes Material mit Festigkeit und Steifigkeit vergleichbar mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), das Zähigkeit mit hoher Temperatur- und Kriechbeständigkeit kombiniert.

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HDPE (High-Density Polyethylen) ist leicht als das massenproduzierte Plastik für Shampoo-Flaschen, Milchkannen und Reinigungsmittelbehälter identifizierbar (Recycling-Code 2 – ♴). HDPE-Produkte werden oft im Blasformverfahren hergestellt und sind hochbeständig gegen Verschleiß und Reibung. Diese Verschleißfestigkeit macht HDPE ideal für Film-Scharnier und Teile, die häufig gebogen oder gedrückt werden müssen, ohne zu brechen.

Das beste Formlabs-Material für HDPE ist Tough 1000 Resin. Tough 1000 Resin hat unser zuvor sehr beliebtes Durable Resin als Material der Wahl für Teile abgelöst, die hervorragende Dehnung bei Bruch, Oberflächengüte und Schlagfestigkeit benötigen.

Tough 1000 Resin kann HDPE in fast jedem Szenario hinsichtlich mechanischer Eigenschaften ersetzen – außer bei hohen Temperaturen: Die etwas niedrige HDT von Tough 1000 Resin macht es anfälliger für leichte Verformung bei Hitze.

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Tough 2000 Resin V2 ist ein robustes Material mit Festigkeit und Steifigkeit vergleichbar mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), das Zähigkeit mit hoher Temperatur- und Kriechbeständigkeit kombiniert.

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Tough 1000 Resin kann spritzgegossenes Polypropylen in Situationen ersetzen, in denen Reibungswiderstand und geschmeidige Biegsamkeit die Hauptmerkmale sind, die Sie replizieren möchten.

Polypropylen (PP) wird aufgrund seiner geringen Reibung, Isolierfähigkeit und chemischen und stoßfesten Eigenschaften weit eingesetzt. Seine Beliebtheit liegt teilweise an seiner Anpassungsfähigkeit an verschiedene Fertigungstechniken, die eine breite Palette von Dicken und Steifigkeiten von PP-Teilen erzeugen. PP-Teile finden sich in vielen Anwendungen – Spritzen, Einwegbesteck, Auto-Getränkehalter und mehr. PP ist am Recycling-Symbol 5 (♷) erkennbar.

Sowohl Tough 1500 Resin als auch Tough 1000 Resin besitzen einige der besten Eigenschaften von Polypropylen. Wählen Sie Tough 1000 Resin, wenn Sie die Reibungsfestigkeit und geschmeidige Biegsamkeit mancher PP-Teile suchen. Wenn Sie jedoch die Festigkeit und dauerhafte Steifigkeit dickerer Polypropylen-Teile suchen, wählen Sie Tough 1500 Resin.

Tough 1500 Resin ist ideal für Teile, die Steifigkeit und Duktilität ausbalancieren müssen – sei es für compliant Mechanismen oder robuste Gehäuse mit Selbstschneideschrauben und Snap-Fits. Die ultimative Zugfestigkeit und Biegefestigkeit von Tough 1500 Resin übertreffen tatsächlich traditionell spritzgegossene Polypropylen-Materialien, obwohl die Dehnung bei Bruch signifikant niedriger ist.

SLS-3D-gedruckte Nylon-Materialien – wie diese Teile, gedruckt in Formlabs Nylon 11 Pulver – sind chemisch identisch mit spritzgegossenen Polyamiden. Es gibt kein direktes „Nylon“-Resin für SLA-3D-Drucker, aber Tough 1000 Resin kann Nylon 6 ersetzen, Tough 1500 Resin kann Nylon 12 ersetzen, und Rigid 10K Resin kann glasgefülltes Nylon ersetzen.

Polyamide, allgemein als Nylons bekannt, sind stark und steif ohne spröde zu sein – sie können „zurückschnappen“ und haben hervorragende thermische und Ermüdungsbeständigkeit. Polyamide (Nylons) gibt es in verschiedenen Strukturen. Sie werden typischerweise durch Zahlen identifiziert, die auf die Anzahl der Kohlenstoffatome in ihren Startbausteinen (Monomeren) verweisen. Beispiel: Nylon 6 besteht aus einem 6-Kohlenstoff-Baustein, Nylon 12 aus einem 12-Kohlenstoff-Baustein.

Das beste Formlabs-Material als Ersatz für massenproduziertes Nylon ist natürlich SLS-3D-gedrucktes Nylon – ein Allzweckmaterial wie Nylon 12 Pulver, das hervorragend für starke, langlebige Teile ist, oder ein spezialisiertes, leistungsorientiertes Material wie Nylon 11 Pulver. Es gibt zusätzlich sehr spezifische Nylon-Composites, wie Nylon 11 CF Pulver für extrem steife Teile.

Falls SLS-3D-gedrucktes Nylon keine Option ist und Sie ein Formlabs SLA-Resin-Material benötigen, hängt der beste Ersatz für ein Polyamid von der Materialeigenschaft ab, die Ihnen am wichtigsten ist. Polyamide können eine Reihe herausragender mechanischer Eigenschaften haben – entscheiden Sie, ob Sie die Steifigkeit, Haltbarkeit oder Schlagfestigkeit von Nylon am meisten wollen. Für Steifigkeit oder den Ersatz eines gefüllten/Composite-Nylons könnte das beste Material Rigid 10K Resin sein, das extrem steif und dicht ist. Wenn Sie mehr an der Flexibilität und Ermüdungsfestigkeit von Nylon 12 interessiert sind, ist die beste Option für ein vergleichbares Resin Tough 1500 Resin. Für ein „schlupfrigeres“ Nylon 6 Material ist Tough 1000 Resin Ihre beste Wahl.

Dieser Fertigungshilfsmittel (Production Consumable) wurde von Eaton an ihrem Standort Olean, NY designed und eingesetzt, um Teile durch ihr Single-Piece-Flow-Fertigungssystem zu bewegen. Ursprünglich aus Delrin (links) bearbeitet, wird er jetzt auf dem Fuse Series SLS 3D-Drucker in Nylon 12 Pulver 3D-gedruckt.

Polyoxymethylen (POM), auch bekannt als Acetal oder unter seinem Handelsnamen Delrin®, ist in Fertigungsszenarien als bearbeitbares Plastik extrem beliebt aufgrund seiner hohen Steifigkeit, niedrigen Reibung und exzellenten Dimensionsstabilität. Da es sich nicht biegt, dehnt oder Feuchtigkeit aufnimmt, ist es besonders in Fabriken für Produktionsverbrauchsmaterialien oder Fertigungshilfsmittel beliebt.

Delrin hat die Duktilität von PP und die Steifigkeit von ABS – je nach Anwendungsfall könnten entweder Tough 1000 Resin oder Tough 2000 Resin funktionieren. Für höhere Volumen bei Fertigungshilfsmitteln, wie bei Eaton, kann der Ersatz von Delrin-Produktionsverbrauchsmaterialien durch SLS-3D-gedrucktes Nylon 12 Pulver Materialkosten und Arbeitszeit reduzieren – während die gleiche Steifigkeit und Haltbarkeit der ursprünglichen Delrin-Teile erreicht wird.

Es gibt keine Resins, die chemisch exakt identisch mit spritzgegossenem TPU sind, aber es gibt FDM-Filamente und SLS-Pulver – wie diese beiden SLS-3D-gedruckten TPU 90A Pulver-Dichtungen, gedruckt in unterschiedlichen Härtegraden auf der Fuse Series mit Print Settings Editor.

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein flexibles Elastomer mit exzellenter Haltbarkeit, Chemikalienbeständigkeit und Abriebfestigkeit. Es wird für schwingungsdämpfende Anwendungen, Schuhe und viele Teile genutzt, die sich biegen und zurückfedern oder Stöße absorbieren müssen. TPU kann in einer Reihe von Shore-Härten hergestellt werden, was das Endprodukt mehr oder weniger steif macht – von weichem 50A bis härterem 90A+.

Während Formlabs ein TPU-Material für die SLS Fuse Series hat (TPU 90A Pulver), gibt es keine Resin-Formulierung von TPU. Sie können massenproduziertes TPU jedoch durch Resin-Teile ersetzen, gedruckt in Elastic 50A Resin für weichere Härtegrade und Flexible 80A Resin für etwas härtere Härtegrade.

Rigid 10K Resin kann PEEK in Situationen ersetzen, in denen Sie ein extrem steifes, starkes, rigides Material suchen. Viele Formlabs-Nutzer setzen Rigid 10K Resin ein, um 3D-gedruckte Spritzguss-Werkzeuge herzustellen, die in industriellen Spritzgussmaschinen für tausende Schüsse verwendet werden können.

Polyetheretherketon (PEEK) ist ein industrieller Hochleistungskunststoff, der Metall in Luftfahrt, Automobil, Medizintechnik und Versorgungsanwendungen ersetzen kann. Er lässt sich nicht mit nur einem 3D-Druckmaterial ersetzen – er ist zu umfassend leistungsfähig über verschiedene Eigenschaften. Ein strukturell unterschiedliches, aber verwandtes Material namens PEKK ist leichter zu verarbeiten und teilt viele der extremen Eigenschaften von PEEK.

Wenn Sie jedoch die Steifigkeit von PEEK suchen und etwas Schlagfestigkeit opfern können, ist Rigid 10K Resin geeignet. Wenn Sie die hohe Hitzebeständigkeit von PEEK benötigen, ist High Temp Resin die beste Wahl. Und wenn Sie die Biokompatibilität von PEEK brauchen, ist die Formlabs-Reihe biokompatibler Resins ideal – wie BioMed Clear Resin, BioMed White Resin oder BioMed Black Resin.

Industriekunststoffe wie ABS, PEEK und Polypropylen werden nicht so bald vollständig durch 3D-gedruckte Materialien ersetzt – es ist zu kosteneffizient und effizient, sie durch Spritzguss, Blasformen, Thermoformen und andere Massenproduktionsverfahren herzustellen.

Doch da 3D-Drucker und Materialien fortschrittlicher und technisch leistungsfähiger werden, können 3D-gedruckte Teile traditionelle Industriekunststoffe in vielen Endverbrauchsszenarien ersetzen – von Konsumgütern über Fertigungshilfsmittel bis hin zu funktionalen Prototypen.

Formlabs-Resins sind in vielen Situationen gute Ersatzmaterialien für diese gängigen Werkstoffe. Sie wurden spezifisch formuliert und rigoros getestet, um sicherzustellen, dass sie wie benötigt performen.

Überzeugen Sie sich selbst – fordern Sie ein kostenloses 3D-gedrucktes Musterteil an. Oder kontaktieren Sie unser Team, um Ihre spezifische Anwendung zu besprechen und ein individuelles Muster einer Ihrer Dateien zu erhalten.