Polymere im 3D-Druck

Wenn Sie gefragt werden: „Verwenden 3D-Drucker Kunststoff?“, lautet die kurze Antwort: absolut – und in vielen verschiedenen Formen. Tatsächlich sind Polymere heute bei weitem die am häufigsten verwendeten Materialien im 3D-Druck. Sie sind erschwinglich, vielseitig und mit einer breiten Palette von additiven Fertigungstechnologien kompatibel. Von Desktop-Druckern für Einsteiger bis hin zu Hochleistungsmaschinen für die Industrie können Sie mit 3D-Druckpolymeren alles herstellen, von Prototypen bis hin zu Teilen in Produktionsqualität.

Lassen Sie uns einen genaueren Blick darauf werfen, was Polymere so zentral für das Ökosystem des 3D-Drucks macht.

Welcher Kunststoff wird beim 3D-Druck verwendet?

Im 3D-Druck wird eine Vielzahl von Kunststoffen verwendet, aber die gängigsten sind Thermoplaste – Materialien, die beim Erhitzen erweichen und beim Abkühlen erstarren. Diese Kunststoffe können mehrfach wieder aufgeschmolzen werden, wodurch sie sich sowohl für Extrusions- als auch für Pulverbetttechnologien eignen.

Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Materialkategorien, die in den verschiedenen 3D-Drucktechnologien am häufigsten verwendet werden.

ABS, PLA und PETG – üblich bei FDM

Dies sind die „alltäglichen“ Filamente für Fused Deposition Modeling (FDM)-Drucker:

PLA ist biologisch abbaubar, leicht zu drucken und eignet sich hervorragend für Konzeptmodelle und wenig beanspruchte Teile,
ABS bietet eine bessere Festigkeit und Wärmebeständigkeit, erfordert aber eine beheizte Kammer, um Verformungen zu vermeiden,
PETG bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Flexibilität und Festigkeit und wird bevorzugt für funktionelle, feuchtigkeitsbeständige Komponenten verwendet.

Diese Materialien sind weithin verfügbar, kostengünstig und werden von praktisch allen FDM-Druckern unterstützt, so dass sie für viele Anwender die erste Wahl sind.

PA12 und PA11 – gemeinsam in SLS

Beim selektiven Lasersintern (SLS) sind die bevorzugten Polymere pulverisiertes Nylon:

PA12 (Nylon 12) ist bekannt für seine hervorragende mechanische Festigkeit, Haltbarkeit und chemische Beständigkeit. Es bietet hohe Präzision, Dimensionsstabilität und Schlagfestigkeit und eignet sich daher ideal für Funktionsprototypen, Halterungen, Gehäuse und Kleinstserienteile,
PA11 ist eine biobasierte Alternative zu PA12 und bietet etwas mehr Flexibilität und Bruchdehnung, was bei Anwendungen, die Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit erfordern, von Vorteil ist.

Beide sind für das Lasersintern entwickelt worden, mit Pulvereigenschaften, die auf Fließfähigkeit, gleichmäßiges Schmelzen und Wiederverwendbarkeit im SLS-Prozess abgestimmt sind.

TPU – flexible Materialien

TPU (Thermoplastisches Polyurethan) wird sowohl in FDM- als auch in SLS-Systemen verwendet und bietet gummiartige Flexibilität, Elastizität und Abriebfestigkeit. Es wird häufig gewählt für:

Dichtungen und Dichtungsringe,
Wearables und Schuhwerkkomponenten,
stoßdämpfende Teile,
maßgefertigte Orthesen.

TPU erfordert eine sorgfältige Abstimmung während des Drucks, da es weich und empfindlich ist. Es ist jedoch ein unverzichtbares Polymer für alle Anwendungen, die Flexibilität und Stoßdämpfung erfordern.

Harzarten – SLA & DLP

Bei lichtbasierten Technologien wie SLA (Stereolithographie) und DLP (Digital Light Processing) werden als Materialien Photopolymerharze verwendet – Flüssigkeiten, die unter UV-Licht erstarren. Diese sind keine Thermoplaste, sondern duroplastische Polymere, d.h. sie härten dauerhaft aus und können nicht wieder geschmolzen werden.

Zu den Harzarten gehören:

Standard-Harz – für Anschauungsmodelle und Allzweckteile,
zähes Harz – für höhere Festigkeit und Schlagzähigkeit,
flexibles Harz – imitiert gummiartige Weichheit,
gießbares Harz – brennt sauber für den Feinguss,
biokompatibles Harz – für medizinische und zahnmedizinische Anwendungen sowie für Anwendungen mit Hautkontakt.

Jedes Harz wird sorgfältig formuliert, um ein Gleichgewicht zwischen Viskosität, Aushärtungsgeschwindigkeit und mechanischer Leistung herzustellen, wobei einige auf Transparenz, Hitzebeständigkeit oder Elastizität spezialisiert sind.

Können 3D-Drucker Polymere drucken?

Ja – 3D-Drucker können nicht nur Polymer drucken, die meisten von ihnen sind auch speziell dafür gebaut. Polymerbasierte Drucktechnologien dominieren den Markt aufgrund ihrer niedrigen Kosten, der Vielseitigkeit der Materialien und der hervorragenden Druckbarkeit. Ganz gleich, ob Sie mit Filament, Pulver oder Harz arbeiten, fast alle privaten und professionellen 3D-Drucker sind in irgendeiner Form für Polymere optimiert.

Die Rolle der Polymermaterialien für den 3D-Druck

Polymere sind keine Einsteigermaterialien – sie werden auf allen Ebenen der 3D-Druckindustrie verwendet. Vom Rapid Prototyping und Anschauungsmodellen bis hin zu funktionalen Produktionsteilen bieten Polymermaterialien die mechanische Leistungsfähigkeit, Designfreiheit und Oberflächengüte, die die moderne Produktentwicklung erfordert.

Ganz gleich, ob Sie ein Gehäuse für Elektronik, ein flexibles, tragbares Bauteil oder eine medizinische Führung für die Chirurgie herstellen wollen, es gibt ein Polymer für Ihren Zweck – und ein entsprechendes Druckverfahren.

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