3D-Druckmaterial im Vergleich

Ob es sich wirklich um das richtige 3D-Druckmaterial handelt, hängt vornehmlich von der gewünschten Anwendung ab. 3D-Druckmaterial kann verschiedenste Merkmale aufweisen – von hervorragenden mechanischen Eigenschaften bis hin zu Textur und realitätsnahe Farbwiedergabe.

Thermoplaste

Thermoplaste kommen in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Diese reichen von Konsumgütern bis hin zu Produktionsteile. Dadurch finden sich unter ihnen einige der beliebtesten 3D-Druckmaterialien. 3D-gedruckte Thermoplaste eignen sich ideal für gewerbliche Anwendungen, wie Rapid Prototyping, Werkzeugbau und Fertigung von Produktionsteilen.

Es gibt eine große Auswahl an thermoplastischem Material, einschließlich Low-Cost-Material, biologisch abbaubare und äußerst hochwertige Ausführungen. Viele sind fest und steif und doch leicht und stellen eine kostengünstige Alternative zum Metall dar. Andere wiederum, wie TPU, sind gummiartig und widerstandsfähig.

Herkömmliches thermoplastisches Material:

  • ABS

    Acrylnitril-Butadien-Styrol ist ein thermoplastisches Polymer. Es handelt sich um einen leichten, festen und kostengünstigen Kunststoff, der hohe Temperaturen standhält. ABS wird in vielen Branchen für eine ganze Reihe von Anwendungen eingesetzt, die vom Kinderspielzeug bis hin zur Spritzgussform reichen.

  • PLA

    PolyLactid Acid oder auch Polymilchsäuren sind transluzente, steife Polyester aus erneuerbaren Quellen, wie pflanzlicher Stärke. Da es kostengünstig, biologisch abbaubar und in vielen Farben erhältlich ist, wird es häufig für schnelles Prototyping und Konzeptentwurf eingesetzt.

  • Nylon

    Nylon ist ein äußerst widerstandsfähiges und langlebiges Material, das eine hohe Flexibilität im Verhältnis zur Festigkeit aufweist. Es besitzt eine außerordentliche Schlagfestigkeit und chemische Beständigkeit und kommt deshalb häufig in der Industrie, einschließlich bei Funktionsteilen zum Einsatz.

  • Flexibles Material

    Flexible Thermoplaste mischen Gummi und Hartkunststoff miteinander und ergeben so ein Material mit den Eigenschaften beider Grundstoffe. Dieses Material wird als TPE (Thermoplastisches Elastomer) oder TPU (Thermoplastisches Polyurethan) bezeichnet. Es ist äußerst langlebig und flexibel und kann für Funktionsteile in Konsumgütern und Gewerbeanwendungen eingesetzt werden.

Daihatsu Motor Company verwendet das thermoplastische Material ASA zum 3D-Druck individuell gestalteter „Effektüberzüge“ für die Fahrzeuge

China Eastern Airlines setzt den Hochleistungskunstharz ULTEM™ 9085 für endgültige Bauteile, wie diese Flugtaschenhalter ein.

Metalle

3D-Druckmetalle stellen eine Alternative zu herkömmlichen Metallfertigungsverfahren dar. Technologien, wie DMLS (Direct Metal Laser Sintering), verwenden hoch energetische Laser, um feines Metallpulver zu einem soliden Objekt zu verschweißen. Dadurch können höchst komplexe Metallbauteile entstehen, die mithilfe von traditionellen Zerspanungsverfahren nicht gefertigt werden könnten.

Zu herkömmlichen, für 3D-Druck verwendeten Metallen zählen u. a. normale Industriemetalle, wie rostfreier Stahl, Aluminium und Titan, sowie Edelmetalle, wie Gold und Sterling-Silber.

Alternativ dazu kann Metallpulver auch Kunststoffen beigemischt werden, um Verbundstofffasern herzustellen. Diese Fasern können mit traditionellen 3D-Druckern gedruckt werden, um endgültige Bauteile mit dem Aussehen und dem Gewicht von Metall zu erstellen.

Kohlenstofffaser

Kohlenstofffasern sind bis zu fünfmal fester als Stahl und wiegen weniger als die Hälfte. In einigen Branchen, wie Luft- und Raumfahrt oder der Fahrzeugherstellung besteht diesbezüglich große Nachfrage.

Im 3D-Druck werden Kohlenstofffasern meistens dazu verwendet, ein Basismaterial zu verstärken. Das ist häufig bei Nylon oder anderen Thermoplasten der Fall. Dadurch entsteht ein Verbundmaterial, das für außerordentlich feste, leichte Bauteile verwendet wird.

Utah Trikes verwendet das Material 12CF (kohlenstofffaserverstärktes Nylon), um Funktionsprototypen und endgültige Bauteile im 3D-Druck zu erstellen.

Stützmaterial

Stützstrukturen sind ein wesentlicher Bestandteil des 3D-Drucks. Mit ihrer Hilfe können komplexere Formen, Überstände und hohle Bauteile erstellt werden.

Es sind verschiedene Arten von Stützmaterial erhältlich, und das jeweils am besten geeignete hängt vom verwendeten Baumaterial ab. Breakaway-Stützmaterial muss manuell im Rahmen der Nachbearbeitung entfernt werden, während lösliches Stützmaterial nach dem Druck des Bauteils in Wasser oder in chemischen Lösungen aufgelöst werden.

Photopolymere

Bei Photopolymeren handelt es sich um Kunstharze auf Acrylbasis, die schichtweise 3D-gedruckt und mit einem UV-Laser ausgehärtet werden.

Beim 3D-Druck mit Photopolymeren entstehen präzise Bauteile in hoher Auflösung, selbst bei komplexen Entwurfsformen. Photopolymere eignen sich auch hervorragend zur Erschaffung glatter, ebener Oberflächen.

In Kombination mit der PolyJet-Technologie können mithilfe von 3D-gedruckten Photopolymeren höchst detailreiche Modelle erstellt werden, beispielsweise Herzmodelle für medizinische Zwecke. Auch realitätsnahe Darstellungen durch Farbpräzision, Flexibilität oder Transparenz werden mithilfe der PolyJet-Technologie erreicht.

Das Animationsstudio LAIKA verwendet PolyJet-Material zur Modellierung der Figuren, die ihre Stop-Motion-Animationen unverwechselbar machen.

3D-Druckmaterial ist nicht auf diese Aufstellung begrenzt – es gibt für jeden Bedarf und jede Anwendung eine passende Lösung. Durch das richtige Material können 3D-gedruckte Bauteile fester als Stahl, biokompatibel oder auch strahlend bunt sein. Lassen Sie sich durch traditionelle Fertigungsmethoden nicht einschränken. Mit 3D-Druck setzen Sie eigens für Ihre Anwendungsbereiche entwickeltes Material wirksam ein.

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