Die verschiedenen Arten von Harzen, die für den 3D-Druck verfügbar sind

Wie wir bei zahlreichen Gelegenheiten gesehen haben, ist die Wahl des richtigen Materials ein grundlegender Schritt auf dem Gebiet der additiven Fertigung. Dies ist besonders wichtig beim 3D-Druck mit Harz, einer Technologie, die mit lichtempfindlichen Materialien arbeitet, die Schicht für Schicht ausgehärtet werden, bis das endgültige Teil mit einem hohen Detailgrad hergestellt ist. Die Wahl des Harzes hängt natürlich auch von der verwendeten Herstellungsmethode ab. Zum einen gibt es die Stereolithografie (SLA), bei der das Material mit Hilfe eines Lasers ausgehärtet wird, und zum anderen die DLP– und LCD-Methoden, bei denen Lichtanzeigen verwendet werden. Um die derzeit verfügbaren Materialoptionen besser zu verstehen, zeigen wir Ihnen die Arten von Harzen, die Sie im 3D-Druck verwenden können, und ihre unterschiedlichen Eigenschaften.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Leistung von Harzen im 3D-Druck durch eine optimale Polymerisation bestimmt wird, die durch lichthärtendes Licht ausgelöst wird, das entweder einwellig oder mehrwellig sein kann. Hier kommt das Konzept der Harz-Wellenlänge ins Spiel. Je niedriger die Wellenlänge des Harzes ist, desto höher ist die für die Aushärtung erforderliche Ausgangsleistung. Aus diesem Grund geben die Hersteller eine Wellenlänge an, mit der ihre Harze kompatibel sind. Wir wissen also, dass die Wellenlänge von DLP/LCD-Harzen höher ist als die von SLA-Harzen.

Bild: Ackuretta

Standard-3D-Druckharze

Wie zu erwarten, ist diese Art von Harz die allgemeinste auf der Liste und auf dem Markt. Praktisch alle Hersteller entwickeln es, so dass Sie es überall kaufen können, zu einem erschwinglichen Preis und mit einer Vielzahl von Farben zur Auswahl. Sie sind eine sehr vielseitige Option, die ein glattes, detailliertes Ergebnis mit einer beträchtlichen Härte und einer einfachen Nachbehandlung zum Lackieren und Schleifen verbindet. Es ist jedoch Vorsicht geboten, da sie zerbrechlich sind und zerspringen können. Durch seine Zugänglichkeit und Benutzerfreundlichkeit ist er ideal für den Einstieg in die Welt des Harz-3D-Drucks und die Herstellung von dekorativen Objekten, Prototypen, Figuren und mehr.

Transparente Harze

Transparente Harze sind den Standardharzen sehr ähnlich. Es eignet sich für die Erstellung kleiner Objekte mit hohem Detailgrad, die jedoch durchscheinend und farblos sind. Es erleichtert nicht nur den Schleif- und Lackiervorgang, sondern ermöglicht auch die Herstellung eines glasähnlichen Effekts für alle Arten von Dekorationsobjekten. Alle haben die gleiche glatte und weiche Textur wie Standardharze. Obwohl transparente Harze nicht für Lebensmittelanwendungen empfohlen werden, können diese Teile den Kontakt mit Wasser überstehen, ohne zu verschleißen.

Schachfiguren aus transparenten Harzen, hergestellt mittels 3D-Druck

Mit Wasser abwaschbare Harze

Mit Harz gedruckte 3D-Teile müssen in der Regel nachbehandelt werden, um Substrate und überschüssiges Harz zu entfernen. Diese Reinigungsschritte werden normalerweise mit Isopropylalkohol (IPA) durchgeführt. Es gibt jedoch eine Art von 3D-Druckharzen, die mit Wasser abwaschbar sind und daher diese chemische Verbindung nicht benötigen. Durch die Reinigung der Teile mit Wasser wird eine glattere und angenehmere Textur erzielt. Auf diese Weise verschwindet die Viskosität, die für andere Harze charakteristisch ist, und der Geruch, der mit Standardharzen verbunden ist, wird reduziert. Der einzige Mangel, den wir bei diesen wasserabwaschbaren Harzen feststellen können, ist, dass die Auflösung beeinträchtigt werden kann.

Flexible Harze

Diese Arten von Harzen im 3D-Druck haben gummiähnliche Eigenschaften und weisen eine Härte von etwa 80A auf, können aber nach der Shore-Skala klassifiziert werden. Sie zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, starke Objekte zu schaffen, die gebogen und gestaucht werden können, ohne sich zu verformen. Teile, die mit flexiblen Harzen 3D-gedruckt werden, haben ähnliche Eigenschaften wie Gummi und können nach dem Zusammendrücken ihre ursprüngliche Form wieder annehmen. Dank ihrer Langlebigkeit und ihrer Fähigkeit, ständigem Gebrauch standzuhalten, ohne zu brechen, sind flexible Harze ideal für das Prototyping von Stoßdämpfern, Griffen oder beweglichen Teilen.

3D-gedruckte Struktur mit dem flexiblen Harz Ultracur3D EL 4000 von BASF (Bild: Zortrax)

Industrieharze für den 3D-Druck

Industrielle Fotopolymere, auch bekannt als harte Harze, sind Materialien mit hohen mechanischen Eigenschaften, die ideal für die anspruchsvollsten Anwendungen sind. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie belastbar sind und Stößen und Schlägen standhalten, ohne zu brechen oder zu splittern. Dank dieser Fähigkeiten können sie nicht nur als Prototypen dienen, sondern auch für Aufgaben eingesetzt werden, die Stärke und Haltbarkeit erfordern. Innerhalb dieser großen Gruppe finden wir hitzebeständige und ausbrennbare Harze. Wir haben auch Dentalharze aufgenommen, da sie interessante Eigenschaften haben, die mit dem Dentalbereich kompatibel sind.

Hitzebeständige Harze

Müssen Sie Teile herstellen, die hohen Temperaturen standhalten können? Dann sind diese 3D-Druckharze die ideale Wahl für Sie. Sogenannte hitzebeständige Harze können als Industrieharze eingestuft werden. Sie zeichnen sich durch ihre thermische Beständigkeit aus, d. h. durch die Fähigkeit, Teile herzustellen, die Temperaturen von bis zu 230 °C ausgesetzt werden können, ohne dass ihre Form und ihre Eigenschaften beeinträchtigt werden. Daher sind sie ideal für Anwendungen wie die Herstellung von Gießereiwerkzeugen, Werkzeugen, die heißen Flüssigkeiten ausgesetzt sind, und Maschinen, die großer Hitze ausgesetzt sind.

Ausbrennbare Harze

Wie hitzebeständige Harze können auch ausbrennbare Harze als Industrieharze eingestuft werden. Die Anwendung dieser Teile beginnt mit dem Entwurf und dem Druck des Modells und erreicht einen hohen Detailgrad. Später erfolgt der Metallguss, bei dem das Ausbrennharz asche- und rückstandsfrei verdampft, so dass die Oberfläche des fertigen Objekts sauber und glatt bleibt. Diese Art von Harz wird z. B. in der Schmuck– und Zahnprothetik verwendet, wo Teile mit glattem Aussehen ohne Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten benötigt werden.

Dentalharze

Im Gegensatz zu anderen Harzen besteht Dentalkunststoff aus toxinfreien organischen Elementen. Dadurch kann es für Anwendungen im Dentalbereich eingesetzt werden, ohne die Gesundheit der Patienten zu gefährden. Dentalkunststoffe eignen sich für die Herstellung von Teilen mit glatter Textur und einem relativ hohen Detailgrad. Diese Option ist ideal für die Herstellung von Retainern, Kronen, Brücken, chirurgischen Schablonen, Zahnersatz oder anatomischen Modellen und anderen zahnmedizinischen Anwendungen. Darüber hinaus senken sie die Herstellungskosten von herkömmlichem Zahnersatz erheblich.

Beispiel für die Anwendung von Dentalkunststoffen (Bild: Formlabs)

Was bleibt als Zusammenfassung?

Obwohl der 3D-Druck mit Kunstharz eine vielseitige Technologie ist, haben Kunstharze eine Reihe von Nachteilen, die berücksichtigt werden sollten. Es ist wichtig, sie zu kennen, um zu wissen, welche Vorsichtsmaßnahmen zu treffen sind, bevor man sie einsetzt. Mit Ausnahme von Dentalharzen und anderen biokompatiblen Harzen zeichnen sich die meisten Harze durch ihre Toxizität aus. Es ist ratsam, beim Umgang mit ihnen Handschuhe und Masken zu tragen, zumindest bis das fertige Stück vollständig ausgehärtet ist. Es ist auch ratsam, den Herstellungsraum gut zu belüften, um die Ansammlung giftiger Dämpfe zu vermeiden.

Außerdem sind sie anfällig für ultraviolette Strahlen, so dass es nicht empfehlenswert ist, die Teile über einen längeren Zeitraum in der Sonne aufzubewahren. Bei längerer Lichteinwirkung verlieren die Polymere ihren Zusammenhalt und die Figur verformt sich. Schließlich sind diese Materialien nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln, insbesondere flüssigen Getränken, geeignet. Was den ersten Punkt betrifft, so sind Harze giftige Materialien, so dass der Kontakt mit Flüssigkeiten dazu führen kann, dass sich das Stück mit der Zeit auflöst.

Die Vielseitigkeit der verschiedenen Arten von 3D-Druckharzen macht sie jedoch zu idealen Werkzeugen für eine Vielzahl von Anwendungen. Von der Erstellung von Prototypen und Figuren bis zum Entwurf von Zahnersatz, Schmuck oder Industriewerkzeugen. Sie müssen nur herausfinden, welche Art von Harz für Ihre Anwendung am besten geeignet ist und welcher Harz-3D-Drucker am besten geeignet ist.

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*Titelbildnachweis: Prusa