Polypropylen im 3D-Druck: Materialeigenschaften und Anwendungen (Teil 2)

Wenn Du eine Einführung benötigst, empfehlen wir, zuerst den ersten Teil über Propylen zu lesen: Polypropylen im 3D-Druck: Materialeigenschaften und Anwendungen (Teil 1)

In diesem zweiten Teil des Artikels werden wir einen genaueren Blick auf die Welt des Polypropylens (PP) und sein Verhalten in verschiedenen Technologien werfen. Im ersten Teil hast Du bereits eine Einführung in PP, seine Eigenschaften und seine Anwendungen in Fertigungsprozessen erhalten. Inzwischen solltest Du wissen, warum PP ein so vielseitiges und weit verbreitetes Material ist. In diesem zweiten Teil werden wir uns auf die einzelnen PP-Typen konzentrieren und darauf, wie sie den unterschiedlichen industriellen Anforderungen gerecht werden. Unabhängig davon, ob Du PP wegen seiner chemischen Beständigkeit, Flexibilität oder Biokompatibilität erforschst, wird Dir das Verständnis seiner verschiedenen Formulierungen helfen, fundierte Entscheidungen für Deine Projekte zu treffen. Fangen wir an!

Inhaltsverzeichnis

• Polypropylen: SLS vs. Spritzgießen
• Vergleich von Polypropylen (PP) im SLS-Verfahren mit anderen 3D-Drucktechnologien
• Sinterit’s Polypropylen im 3D-Druck
• Zusammenfassung
• Was sind die Hauptvorteile der Verwendung von Polypropylen im SLS?
• Was sind typische Anwendungen für Polypropylen (PP)?
• Wie ist die Oberflächenbeschaffenheit von Polypropylenteilen im Vergleich zu Spritzgussteilen?

Polypropylen: SLS vs. Spritzgießen

Warum ich mich für das Thema im Titel dieses Absatzes entschieden habe? Das liegt daran, dass ich oft das Gefühl habe, dass einige der Kunden, mit denen ich spreche, der Meinung sind, dass das Polypropylen, dem sie täglich begegnen, z. B. in Plastikflaschen oder Autoscheinwerfern, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden, dasselbe ist wie im SLS-Verfahren. Das stimmt aber nicht.

Polypropylen im SLS-Druck ist bei weitem nicht so flexibel wie spritzgegossenes PP, und das verwirrt oft viele, die dieses Material in einer anderen Technologie verarbeiten wollen, um die Produktionskosten zu senken. Spritzgegossenes PP hat in der Regel eine Bruchdehnung von etwa 300%, während SLS-gedrucktes PP nur etwa 30% bietet. Das bedeutet, wenn jemand zum Beispiel ein kleines Scharnier, wie das einer Shampooflasche, in 3D drucken möchte, wird das nicht funktionieren, weil das gedruckte Teil brechen wird, obwohl die spritzgegossene Version perfekt funktioniert.

• Das im SLS-Verfahren verwendete Polypropylen unterscheidet sich aufgrund der verschiedenen Verarbeitungsmethoden und der daraus resultierenden Materialeigenschaften deutlich von dem im Spritzgussverfahren verwendeten PP.

• Beim SLS-Verfahren wird Polypropylen als feines Pulver geliefert, das mit einem Laser Schicht für Schicht gesintert wird, so dass Teile ohne Formen entstehen. Dieses Verfahren kann zu leicht abweichenden mechanischen Eigenschaften führen, z. B. zu einer geringeren Dichte und einer etwas geringeren Zugfestigkeit im Vergleich zu spritzgegossenem Polypropylen.

• Außerdem weist SLS-Polypropylen häufig eine höhere Porosität auf. Wenn Du also schon einmal ein spritzgegossenes Teil aus PP gesehen hast, wirst Du wahrscheinlich mit der Oberflächenbeschaffenheit von PP im SLS-Verfahren nicht zufrieden sein. Wenn Du Teile erhalten möchtest, die für den Endverbrauch bestimmt sind, und eine schöne Oberfläche wünschst, solltest Du mal bedenken, dass Teile aus SLS-Polypropylen häufig nachbearbeitet werden müssen, um die Oberflächengüte zu verbessern und die Porosität zu verringern. Der Lasersinterprozess die Teile kann, im Vergleich zu spritzgegossenen Materialien, mit einer raueren Textur zurücklassen.

Aufgrund dieser Unterschiede eignet sich SLS-Polypropylen besonders für Anwendungen, die Designflexibilität und schnelles Prototyping erfordern, während spritzgegossenes Polypropylen in der Regel für die Großserienproduktion mit einheitlichen Eigenschaften optimiert ist.

Vergleich von Polypropylen (PP) im SLS-Verfahren mit anderen 3D-Drucktechnologien

Mögest Du Tabellendiagramme? Ja, ich auch. Tun wir nicht so, als hätten wir genug Zeit, um alles Satz für Satz in der Textwand zu lesen 🙂 Nimm daher diese Zusammenfassung der Vor- und Nachteile, die unten präsentiert wird – sie bezieht sich auf Polypropylenmaterial in verschiedenen Technologien, die Du sicherlich kennst.

• PP im SLS-Verfahren eignet sich hervorragend für leichte, robuste Teile mit komplexen Formen, ist aber möglicherweise nicht so stabil wie andere Materialien, und für eine glattere Oberfläche ist wahrscheinlich eine Nachbearbeitung erforderlich.
• PP im FDM/FFF-Verfahren ist sehr erschwinglich und einfach zu verwenden, aber es kann zu Problemen mit Verformungen und der Oberflächenqualität kommen. Es ist gut für einfachere Projekte, aber nicht ideal für Präzisionsarbeiten.
• PP im MJF-Verfahren bietet einen besseren Schichtverbund und mehr Flexibilität, ideal für funktionale Teile, kann aber bei kleineren Auflagen teuer werden und ist auf bestimmte Drucker beschränkt.
• PP im Spritzgussverfahren bietet die beste Festigkeit und das beste Finish, ideal für die Massenproduktion, aber es ist im Voraus teuer und nicht für kleine Serien geeignet.
• Schließlich ist PP im SLA/DLP-Druck nicht wirklich für dieses Material geeignet, da es hier nur um Harz geht.

Sinterit’s Polypropylen im 3D-Druck

Hier erhältst Du einen kurzen Einblick in das Polypropylen (PP), mit dem wir jeden Tag arbeiten – perfekt für alle, die die tieferen Eigenschaften dieses bemerkenswerten Materials erforschen möchten. Ganz gleich, ob Du Tests mit PP-gedruckten Teilen durchführen oder die Person bist, die für die Materialbewertung zuständig ist – die folgenden Einblicke sind wie für Dich gemacht:

Polypropylen (PP) ist ein Co-Polymer-Material, das mit den Druckern Sinterit Lisa PRO und Lisa X kompatibel ist. Es weist eine Zugfestigkeit von 19,3 MPa und eine Biegefestigkeit von 25,6 MPa auf. Sein Schmelzpunkt liegt bei 135°C, die Wärmeformbeständigkeit bei 50°C bei 1,8 MPa und 85°C bei 0,45 MPa. PP hat ein Auffrischungsverhältnis (“Refresh ratio”) von 50% und benötigt keinen Stickstoff zum Bedrucken.

Zurück zur Realität – hier ist die nackte Wahrheit über Polypropylen von Sinterit – offenbart von unserem F&E-Manager Piotr:

„Das erste Thema, das uns zu PP (Polypropylen) einfällt, ist seine relativ gute chemische Beständigkeit (gegenüber Säuren und Basen) und seine guten mechanischen Eigenschaften (z. B. Flexibilität). Für Teile, die der UV-Strahlung ausgesetzt sind, ist es jedoch sicher nicht geeignet, da es unter UV-Bestrahlung eine hohe Zersetzungsrate aufweist. Aufgrund seiner geringen Steifigkeit kommen auch keine tragenden Teile in Frage, obwohl die geringe Dichte des Materials dies für Anwendungen begünstigt, bei denen eine Gewichtsreduzierung angestrebt wird. Das PP* von Sinteirt hat andere Eigenschaften als Spritzguss-PP, was es von den meisten herkömmlichen PP-Anwendungen ausschließt. Nach einer Versiegelung mit Dampfglättung könnte es jedoch z. B. für die Herstellung von Formen für den Silikonguss nützlich sein.“

Ich hoffe, dass dies genügend Aufschluss darüber gibt, was Du erwarten kannst, wenn Du dich für PP entscheidest. Weitere Einzelheiten zu unserem PP findest Du auf der Sinterit-Webseite im Materialportfolio.

Zusammenfassung

Hoffentlich habe ich Dich noch nicht gelangweilt und die einzige Welt, die Dir in den Sinn kommt, wenn Du Polypropylen hörst, ist „chemische Beständigkeit“. Falls ich jedoch versagt habe und Du den Artikel bis hierher gescrollt hast, findest Du hier eine kurze Zusammenfassung in der von mir bevorzugten Form von Fragen und Antworten: Los geht’s!

Was sind die Hauptvorteile der Verwendung von Polypropylen im SLS?

Polypropylen im SLS-Verfahren bietet eine hervorragende chemische Beständigkeit, ein geringes Gewicht und eine gute Flexibilität, wodurch es sich ideal für die Herstellung langlebiger Funktionsteile und Prototypen mit komplexen Geometrien eignet.

Was sind typische Anwendungen für Polypropylen (PP)?

Polypropylen (PP) wird aufgrund seiner leichten, haltbaren und chemikalienbeständigen Eigenschaften häufig für Verpackungen, Automobilteile und Konsumgüter verwendet. Auch in medizinischen Geräten, Textilien und industriellen Anwendungen wie chemischen Tanks und Rohren ist es weit verbreitet. Im 3D-Druck wird PP für die Herstellung leichter, funktioneller Teile verwendet, was es in verschiedenen Branchen vielseitig einsetzbar macht.

Wichtig ist, dass wir unterscheiden, ob ein im SLS-Verfahren oder im Spritzgussverfahren hergestelltes PP-Teil den Anforderungen unserer Anwendung entspricht. 

Wähle PP im SLS-Verfahren:

• Für das Prototyping, kundenspezifische Teile oder Kleinserienproduktion.
• Wenn ein komplexes Design oder leichte Strukturen erforderlich sind.
• Für Anwendungen, bei denen es auf chemische Beständigkeit oder Biokompatibilität ankommt.

Wähle PP im Spritzgussverfahren:

• Für die Großserienproduktion von standardisierten Teilen.
• Wenn hohe mechanische Festigkeit, Haltbarkeit und Oberflächengüte erforderlich sind.
• Für die kosteneffiziente Herstellung von großen Mengen.

Wie ist die Oberflächenbeschaffenheit von Polypropylenteilen im Vergleich zu Spritzgussteilen?

Mit Polypropylen im SLS-Verfahren gedruckte Teile weisen aufgrund des schichtweisen Sinterprozesses in der Regel eine rauere Oberfläche auf und erfordern unter Umständen zusätzliche Nachbearbeitungen wie Glätten oder Polieren, um der Oberfläche spritzgegossener Teile zu entsprechen.

Es ist klar, dass Polypropylen (PP) kein Einheitsmaterial ist – die Terminologie kann irreführend sein, und die Besonderheiten sind entscheidend. Deshalb ist ein tieferes Eintauchen in seine Eigenschaften unerlässlich, um optimale Ergebnisse für Deine Anwendung zu erzielen. Wenn Du die Unterschiede verstehen willst, kannst Du die Frustration vermeiden, die falsche Lösung zu testen und da wertvolle Zeit sparen.

Autorin: Monika Jurek

SLS 3D kundenorientierte Mitarbeiterin mit zwei Jahren Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Unternehmen weltweit. Sie ist darauf spezialisiert, Unternehmen dabei zu helfen, optimale Lösungen für die Implementierung des 3D-Drucks mit SLS-Technologie zu finden