Die Auswahl ist groß: mehr als hundert verschiedene Materialien aus der additiven Fertigung stehen beim Jellypipe 3D-Druckservice zur Verfügung. Da kann es je nach Anwendung schwierig werden, das geeignete Material für ein Bauteil zu finden. Wir stellen Ihnen in diesem Blogbeitrag die gebräuchlichsten Materialien vor.
Falls Sie zuerst das Fazit lesen wollen, finden Sie dieses hier: Welches Material für welchen Einsatzzweck
Die fünf am häufigsten gebrauchten Werkstoffe für additiv gefertigte Bauteile sind die Kunststoffe PA12 (SLS),PA11 (SAF), PLA (FDM) und xCE-black (DLP) sowie das Metall Aluminium AlSi10 Mg (SLM). Diese „Standard-Materialien“ eignen sich für die meisten Projekte im Industrie-3D-Druck. Zusätzlich gibt es eine Handvoll ähnlicher Materialien oder passende Nachbearbeitungen, die Anwendung finden, sobald andere Eigenschaften gefordert sind.
Definieren Sie zuerst die Eigenschaften, die ein Bauteil erfüllen muss. Muss es zum Beispiel besonders viel Druck oder Zug standhalten? Ist es besonderen Temperaturen ausgesetzt? Braucht die Anwendung eine Zertifizierung z.B. IS10993 für Biokompatibilität oder eine Lebensmittelechtheit? Anhand des wichtigsten Kriteriums können Sie das Material eingrenzen (dies ist zum Beispiel mit dem Jellypipe Materialassistenten im Store einfach zu bewerkstelligen). Oder prüfen Sie zuerst, ob sich eines der Standard 3D-Druck Materialien eignet, oder ob es eines davon gibt mit einer entsprechenden Nachbearbeitung.
Falls Sie mehrere Materialien haben, die Infrage kommen, oder einen preisgünstigen Prototypen benötigen, prüfen Sie den Preis im Store nach. Alternativ kann auch die Lieferzeit eine Rolle spielen, diese ist in Abhängigkeit zum Preis auf den Jellypipe Stores jederzeit sofort ersichtlich.
Zusammengefasst:
Bei Unsicherheiten können Sie sich jederzeit eine "individuelle Anfrage" auf dem Store erstellen und Ihre Problemstellung im Detail schildern. Oder Sie kontaktieren den entsprechenden Solution Partner: Kontakt Solution Partner
Die gängigsten Material-/Technologie-Kombinationen (und Nachbearbeitungen) sind die folgenden:
Die Schlussfolgerung finden Sie hier: Fazit und Anwendungsvergleich
Der technische Kunststoff PA12 verfügt über gute mechanische Eigenschaften wie hohe Festigkeit und Zähigkeit. Zudem ein ausgezeichnetes Gleit- und Verschleißverhalten. Das Material ist vor allem für grössere Stückzahlen preisgünstig und eignet sich besonders für robuste Bauteile. Zudem weissen die MJF Bauteile im Vergleich zu anderen Verfahren eine qualitativ hochwertigere Oberfläche auf.
Mit dem SLS 3D-Druck verarbeitet, verfügt das Polyamid PA12 über sehr ähnliche Eigenschaften wie im MJF 3D-Druck. Es eignet sich für robuste Bauteile wie z.B. Scharniere oder Zahnräder für den Maschinenbau, Prototypen und auch Anwendungen in der Lebensmittelindustrie.
Die Oberflächenqualität aus dem MJF Druck ist leicht besser als beim SLS, zudem gibt es dort auch Teile in der Farbe grau. Deshalb muss je nach Anwendung entschieden werden, ob die Technologie MJF oder SLS besser geeignet ist.
Durch das chemische Glätten wird die Oberfläche des Bauteils versiegelt. Dadurch wird es abwaschbar und desinfizierbar. Zudem haben chemisch geglättete Bauteile eine sehr glatte, spritzgussähnliche Oberfläche. Das 3D-Druck Modell wird für diesen Prozess in einer Kammer aufgehängt und mit einem spezifischen Nebel umströmt. Dieser Nebel löst die Oberfläche leicht auf, wodurch die Poren zusammenfallen und sich die Oberfläche verschliesst. Diese Nachbearbeitung erfordert keine Grössenzugabe bei der Konstruktion, da nur die Rauigkeit der Oberfläche geglättet wird. Es findet kein Materialabtrag statt.
Mit der Nachbearbeitungs-Methode Infiltrieren wird die poröse Oberfläche der SLS Bauteile verdichtet und verschlossen. Die Bauteile sind dadurch versiegelt und eigenen sich deshalb für Anwendungen mit Flüssigkeiten und können zudem einfacher gereinigt werden. Falls das additiv gefertigte Bauteil nicht weiss sein soll, stehen verschiedene Farben zur Auswahl.
PA 11 ist ein biobasierter Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen, die aus nachhaltigem Rizinusöl gewonnen werden. Im Vergleich zu PA12 hat PA11 eine geringere Umweltbelastung, eine bessere Wärmebeständigkeit und ist weniger spröde. Das Material ist nach ISO 10993-5 für Zytotoxizität und UL94 HB für Entflammbarkeit zertifiziert.
Geeignete Anwendungen sind additiv gefertigte Serienbauteile (in der Serie günstiger als PA12), Bauteile mit dauerhaft beweglichen Komponenten wie z.B. Scharniere oder Teile mit dünnen Wandstärken und Gitterstrukturen. Im Automobilbau eignet es sich für crashrelevante Komponenten im Innenraum, da PA11 nicht splittert.
Lesen Sie zum Thema SLS PA12 und SAF PA11 mehr in unserem Blog-Artikel
Das Material ClearVue ist hoch transparent und geeignet für Bauteile, die eine hohe Lichtdurchlässigkeit, d.h. Transparenz erfordern. Die Transparenz wird erzielt durch eine Nachbearbeitung mit Schleifen, Polieren oder Klarlackieren. Wenn Sie das Material "ClearVue transparent" auswählen bei Jellypipe, ist diese Nachbearbeitung mit enthalten.
Nebst der Transparenz zeichnet sich der Kunststoff auch durch eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeitaus. Mögliche Anwendungen sind komplexe Bauguppen, Teile mit Flüssigkeitsströmungen oder Scheinwerfer.
Jetzt ansehen: Technischen Eigenschaften: ClearVUE (transparent), SLA
Falls das Bauteil nicht transparent sein muss, sondern nur transluzent, gibt es in der SLA Technologie die folgenden Alternativen:
Lesen Sie mehr zu transparenten und translucenten Materialien in unserem Blog
Das DuraForm® HST ist ein faserverstärkter Verbundwerkstoff auf der Basis von PA12. Das 3D-Druck Material verbindet eine hervorragende mechanische Belastbarkeit mit einer hohen Wärmeformbeständigkeit (@0.45MPa 184°C). Zudem ist der Werkstoff sehr steif. Ein typisches Einsatzgebiet sind funktionale Prototypen.
Jetzt ansehen: Technische Eigenschaften: DuraForm® HST faserverstärkt, SLS
Der Kunststoff xCE-black verfügt über eine hohe Genauigkeit, hohe Biegefestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit. Zudem weist er eine sehr glatte, spritzgussähnliche Oberfläche auf. xCE-black eignet sich für Komponenten im Automobilbau, Bauteile im Maschinenbau und Spritzguss-Einsätze. Für Serien im Bereich 100 bis mehr als 1'000 Stück ist xCE-black eine gute Wahl.
PLA steht für Polylactic Acid (= Polymilchsäure) und ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien in der additiven Fertigung. Dieses Material aus dem FDM-3D-Druck besteht aus nachwachsenden Rohstoffen. Es wird zum Beispiel aus Maispflanzen oder Zuckerrohr gewonnen. Der Werkstoff ist deshalb biologisch abbaubar (in industriellen Kompostieranlagen), was ein grosser Vorteil ist. Zudem ist PLA mit Fused Deposition Modeling verarbeitet sehr preisgünstig. Es ist in vielen Farben erhältlich.
Typische Anwendungen aus PLA sind Prototypen, Modelle, Spielzeuge, Kunstgegenstände, Behälter und Gefässe.
PETG ist ein glycol-modifiziertes Polyethylenterephthalat. Der 3D-Druck Kunststoff PETG ist ist stabiler als das PLA und punktet vor allem durch Eigenschaften wie Flexibilität, Elastizität, Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. Der Werkstoff eignet sich für Teile, die mechanisch stark beansprucht werden oder auch für Bauteile, die optisch ansprechend sein müssen.
GreenTec ist ein lebensmittelechtes Bio-Polymer aus regenerativen Rohstoffen. Das Material ist, ebenso wie PETG, ein guter Allrounder für preisgünstige Bauteile mit guter Festigkeit. GreenTec ist zudem hitzebeständig bis 115°C nach VST und kompostierbar nach DIN EN ISO 14855 (industrielle Kompostierung). Es eignet sich für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie.
Für grössere Stückzahlen ist zu prüfen, ob das PA12 die bessere Alternative ist, da dieses chemisch geglättet werden kann.
Jetzt ansehen: Technische Eigenschaften: PETG, FDM
Das Aluminium AlSi10mg (Bild) ist das am häufigsten verwendete Metall in der additiven Fertigung. Das Aluminium kombiniert eine hohe Festigkeit mit geringem Gewicht. Es eignet sich deshalb besonders für dünnwandige und komplexe Geometrien. Die minimale Wandstärke für Konstruktionen beträgt 1mm. Typische Anwendungen sind Bauteile für die Luft- und Raumfahrtindustrie.
Jetzt ansehen: Technische Eigenschaften AlSi10Mg
3D-Druck Bauteile aus Metall sind wesentlich teurer als Teile aus faserverstärkten Kunststoffen. Es lohnt sich deshalb, Alternativen zu prüfen. Geeignet für ähnliche Einsatzzwecke sind die folgenden Materialien:
Lesen Sie zu diesem Thema auch den Blog-Artikel: „Wann lohnt sich Metall 3D-Druck“
Zusammenfassend lassen sich folgende Aussagen treffen. Prüfen Sie, ob das genannte Material passt, wenn Sie diese Anwendungen additiv fertigen lassen möchten:
Diese und weitere Materialien können Sie hier finden:
Wir sind überzeugt, dass Sie mit diesen Informationen die Auswahl etwas leichter treffen können. Falls Sie Fragen haben, stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung. Testen Sie auch unseren Materialassistenten, mit dieser Funktionalität in unseren E-Shops finden Sie rasch eine Auswahl an geeigneten Materialien für Ihre Anwendung. Die Auswahl erfolgt auch über technische Eigenschaften. Wir freuen uns, Ihr Projekt bald im 3D-Druckstore von Jellypipe zu finden.
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