Es gibt drei Haupttechniken für den 3D-Druck von Kunststoffmaterialien. Diese sind FDM, SLS und Harz 3d Drucken. Die Unterschiede in diesen Techniken finden Sie in den obigen Links. Alle Techniken haben ihre eigenen Vorteile, kompatiblen Materialien und Nachteile. Die Unterschiede in der Materialauswahl für jede 3D-Drucktechnik werden in diesem Artikel erläutert. Lerne mehr über Harz- vs. Filament-3D-Druck im Link.
Bild von Formlabs: Vergleich von FDM, SLS und SLA 3D-Druck
Unterschied zwischen FDM (FFF), SLS und Harz-3D-Druckkunststoffen
Die drei wichtigsten 3D-Drucktechniken, FDM, SLS und Harz-3D-Druck, verwenden unterschiedliche Polymere. FDM ist weit verbreitet und mit einer Reihe von thermoplastischen Filamenten kompatibel. PLA und ABS werden hauptsächlich verwendet und sind am einfachsten zu drucken. Für den erfahrenen Anwender gibt es eine große Auswahl an Materialien:
- – PLA
- – PETG
- – TPU
- - ABS
- - ALS EIN
- – PA – Nylon
- - PC
- – PVA
- – HiPS
- – BLICK
- - PP
- – PEI
- - PVC
- – PVDF
Die meisten technischen Thermoplaste erfordern eine professionellere Maschine, beispielsweise mit einer beheizten Kammer. Die Eigenschaften dieser Materialien sind in der Spritzgussindustrie weithin bekannt und anerkannt. Aufgrund des 3D-Drucks und seines Schichtaufbaus sind die Eigenschaften jedoch stark orientierungsabhängig.
Bild von Simplify3D: Eigenschaften verschiedener thermoplastischer Materialien für den 3D-Druck im Vergleich.
Im Bereich des SLS-3D-Drucks sind einige Materialien verfügbar. Denn die Materialien sollten ein ganz bestimmtes Schmelzverhalten aufweisen, damit der Laser die Partikel miteinander verschmilzt. Am beliebtesten sind Polyamide PA11 und PA12. Neben glasgefüllten Polyamiden, PBT , PP und TPE Polymerpulver sind seit kurzem für SLS verfügbar.
Für den FDM- und SLS-3D-Druck werden die Polymere bereits verwendet und sind in der Spritzgussindustrie bekannt. Bei Resin ist das etwas anders. Harz ist ein duroplastisches Material und jeder Harzhersteller stellt seine eigenen Formulierungen her. Oft sind diese Materialien in einigen ihrer Eigenschaften mit thermoplastischen Materialien wie ABS abgestimmt.
Mechanische Eigenschaften von FDM-3D-Druckfilamenten
Wie oben erwähnt, sind die für den FDM-3D-Druck verwendeten Materialien bereits weithin bekannt und von vielen Branchen akzeptiert. Allerdings ist zu beachten, dass man beim 3D-Druck oft nicht die gleichen Eigenschaften wie beim Spritzguss erhält. Spritzgießen ergibt ziemlich isotrope Eigenschaften (ähnliche Eigenschaften in allen Richtungen). Während bei FDM die Schichthaftung stark beeinflusst wird und die Eigenschaften von Z- zu XY-Richtung unterschiedlich sein können. Im Bild unten, von einem Artikel veröffentlicht von der Universitat Politècnica de Catalunya sind die Unterschiede beim Drucken mit PLA-Filament offensichtlich.
Bild von der Universitat Politècnica de Catalunya: Haupteffekte von (A) bedeutet und (B) Wechselwirkungen auf den Elastizitätsmodul.
Die Forscher diskutieren: „Young's Modulus“ Als vorhersagbares Ergebnis weisen die entlang der Z-Achsenrichtung orientierten Proben aufgrund ihres beschriebenen spröden Verhaltens von allen die geringste Steifigkeit auf, und daher kann die Orientierung als der einflussreichste Parameter definiert werden (Abbildung 10A). Das höchste Verformungsmodul im elastischen Bereich wird durch eine Ausrichtung der Fasern entlang der Y-Achsenrichtung definiert, da in dieser Richtung ein unterschiedliches Muster in Bezug auf die X-Achsenorientierung abgeschieden wird.“
Eine weitere Studie von Forschern des Instituts für Metrologie und Biomedizintechnik der Technischen Universität Warschau fanden ähnliche Ergebnisse. Beim Vergleich von FDM 3D-gedrucktem ABS in drei verschiedenen Druckrichtungen mit Spritzguss. Die Eigenschaften des spritzgegossenen ABS waren besser und isotroper.
Bild von Metrology and Biomedical Engineering, Technische Universität Warschau.
Es sollte beachtet werden, dass die Ergebnisse in einem professionelleren 3D-Drucker oder mit kontrollierteren Oberflächenbedingungen wie einer beheizten Kammer möglicherweise besser sind. In der letzten Studie wurde ein Zweidüsen-2D-Drucker der CTC Bizer 3X PRO-Serie von CTC Electronic verwendet.
Welches Harz ist mit 3D-gedrucktem PLA-Filament vergleichbar?
Harz für den 3D-Druck verwendet im Vergleich zu PLA oder anderen thermoplastischen Materialien andere Bausteine und eine andere Chemie. Es ist schwierig, einen 1:1-Drop-in-Ersatz zu finden. Einige Eigenschaften können jedoch in Harz nachgeahmt werden. Siehe den Vergleich unten mit Daten von Ultimaker Materialien von Farnell. Das NatureWorks Ingeo Biopolymer 3052D (PLA) wurde als Referenz für spritzgegossenes PLA gewählt.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem PLA mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | PLA (3D-gedruckt) | PLA (Spritzguss) | Deep Blue | Strong-X |
| Zugmodul | 2,35 GPa | - | 2,6 GPa | 3,1 – 3,4 GPa |
| Zugfestigkeit | 49,5 MPa | 62 MPa | 73 MPa | 60 - 84 MPa |
| Reißdehnung | 5,2% | 3,5% | 5% | 3 - 6% |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | - | 16 J/m | 22 J/m | 17 J/m |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | 5,1 kJ / m2 | - | - | - |
| Biegefestigkeit | 103 MPa | 108 MPa | 82 MPa | 134 - 140 MPa |
| Biegemodul | 3,15 GPa | 3,6 GPa | 1,9 GPa | 3,3 – 3,5 GPa |
In der obigen Tabelle ist ersichtlich, dass viele Eigenschaften von 3D-gedrucktem PLA mit Harz nachgeahmt werden können.
Welches Harz ist mit 3D-gedrucktem ABS-Filament vergleichbar?
Ähnlich wie in der obigen Tabelle, Eigenschaften von 3D-gedruckten ABS-Filamenten im Vergleich zu ihren Gegenstücken aus Harz. Vergleichen BASF Forward AM Ultrafuse ABS Filament zu ABS (Spritzguss) und Liqcreate 3D-Druckharz. Ein guter Vergleich ist schwierig, da es Hunderte von ABS-Spritzgusssorten gibt und die Schlagzähigkeit von Thermoplasten oft in kJ/m gemessen wird2 während Harze J/m verwenden. Der Vergleich einiger verschiedener Quellen ergibt den folgenden Vergleich.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem ABS mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | ABS (3D-gedruckt in XY-Richtung) | ABS (Spritzguss) | Liqcreate Clear Impact | Liqcreate Premium Tough |
| Zugmodul | 2,0 GPa | - | 1,4 GPa | 1,0 GPa |
| Zugfestigkeit | 36,3 MPa | 36,3 MPa | 47 MPa | 28 MPa |
| Reißdehnung | 7,4% | 35% | 15 - 25% | 15 - 25% |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | n / a | ~200 J/m (andere Quelle) | 31 J/m | 43 J/m |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | 40,0 kJ / m2 | 34 kJ / m2 | - | - |
| Biegefestigkeit | 56,6 MPa | 58 MPa | 58 MPa | 38 MPa |
| Biegemodul | 1,8 GPa | 1,8 GPa | 1,7 GPa | 1,0 GPa |
In der obigen Tabelle ist ersichtlich, dass viele Eigenschaften von 3D-gedrucktem ABS mit Harz nachgeahmt werden können. Es ist zu beachten, dass die Schlagzähigkeit von ABS im Vergleich zu Harz immer noch viel höher ist.
Mechanische Eigenschaften von thermoplastischen SLS-3D-Druckpulvern
Die wichtigsten thermoplastischen Pulver, die für den 3D-Druck von SLS-Teilen verwendet werden, sind Nylon 11 (PA11) und Nylon 12 (PA12). Vergleich der Eigenschaften von SLS 3D-gedruckt PA12 von Formlabs zu spritzgegossenem PA12 (GRILAMID L 25 NATUR 6112) und ihr Gegenstück aus Harz.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem PA12 mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | PA12 (3D-gedruckt in XY-Richtung) | PA12 (Spritzguss) | Liqcreate Clear Impact |
| Zugmodul | 1,85 GPa | 1,1 | 1,4 GPa |
| Zugfestigkeit | 50 MPa | 50 MPa | 47 MPa |
| Reißdehnung | 6 - 11% | > 50% | 15 - 25% |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | 32 J/m | ~144 J/m (andere Quelle) | 31 J/m |
| Biegefestigkeit | 66 MPa | 58 MPa | 58 MPa |
| Biegemodul | 1,6 GPa | 1,8 GPa | 1,7 GPa |
Nahezu alle mechanischen Eigenschaften von 3D-gedrucktem PA12 können nachgeahmt werden Liqcreate Clear Impact Harz, wie in der obigen Tabelle gezeigt. Auch hier ist zu beachten, dass die Schlagfestigkeit von spritzgegossenem PA12 im Vergleich zu SLS-3D-gedrucktem PA12-Pulver oder -Harz viel höher ist.
Sculpteo untersuchte diesen Unterschied zwischen spritzgegossenem PA12 und SLS 3D-gedrucktem PA12 im Detail in Dieser Artikel. Sie fanden, dass „Das unten gezeigte Diagramm vergleicht die Zugeigenschaften von PA12, das über SLS hergestellt wurde, mit Teilen, die im Spritzgussverfahren hergestellt wurden. Die Daten, die das in X-Richtung gedruckte Muster darstellen, sind rot dargestellt, das in Z-Richtung gedruckte Muster ist grün dargestellt und das spritzgegossene Muster ist blau.“
Bild von Sculpteo: Unterschied in den Eigenschaften von spritzgegossenem vs. lasergesintertem PA12
Sculpteo-Forscher fahren fort: „Beide SLS-Druckausrichtungen zeigten eine höhere Belastung als das Spritzgussteil, brachen aber, wie das FDM-Teil, bei weit geringeren Belastungen.“
Mechanische Eigenschaften von Harz-3D-gedruckten Photopolymeren
Oberflächlich betrachtet scheinen SLS- und FDM-Materialien auf Basis bekannter Polymere ähnliche Eigenschaften zu haben, letztendlich weichen aber einige Eigenschaften aufgrund der Verarbeitungstechnik im Vergleich zum Spritzguss ab. Wie bereits erwähnt, mögen Harzhersteller Liqcreate stellen ihre eigenen Formulierungen und Bausteine her, die sich von thermoplastischen Materialien unterscheiden. Oftmals kann eine Reihe von Eigenschaften diesen wohlbekannten thermoplastischen Eigenschaften nachgeahmt werden, aber oft nicht alle. Die meisten Harze können in 4 Gruppen eingeteilt werden:
Die Eigenschaften und Unterschiede sind in den obigen Links erklärt.
Isotropie in 3D-gedruckten Harzteilen
Der Harz-3D-Druck ist bekannt für seine isotropen Eigenschaften. Das bedeutet, dass die mechanischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Orientierungen nicht so stark abweichen. In der Abbildung unten wird von 3D-Systemen mit ihrem Photopolymerharz Figure 4 Tough 65C Black demonstriert, dass die Eigenschaften ziemlich isotrop sind. Es sollte erwähnt werden, dass Liqcreate dokumentiert immer die ZY-Orientierung.
Bild von 3D-Systeme: Isotrope Eigenschaften in ihrem Photopolymerharz Abbildung 4 Tough 65C Black.
Wir hoffen, dass dies eine interessante und lehrreiche Lektüre war. Wenn Sie Fragen oder Anmerkungen haben, schreiben Sie uns gerne eine E-Mail an info@liqcreate.com.com €XNUMX
