Ultimativer Leitfaden für hitzebeständige 3D-Druckmaterialien: Top 10 Auswahlen

Einführung

Die Welt des 3D-Drucks hat sich rasant entwickelt und bietet eine Fülle von Materialoptionen, insbesondere für Anwendungen, die Hitzebeständigkeit erfordern. Ob für Automobilteile, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt oder Konsumgüter - die Wahl des richtigen hitzebeständigen Materials ist entscheidend für den Erfolg. In diesem Leitfaden stellen wir die 10 besten hitzebeständigen Materialien für den 3D-Druck vor und gehen auf ihre Eigenschaften, Anwendungen und Besonderheiten ein.

1. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS ist ein thermoplastisches Polymer, das aus Acrylnitril-, Butadien- und Styrolmolekülen besteht. Es verbindet die Steifigkeit von Acrylnitril- und Styrolpolymeren mit der Zähigkeit von Polybutadienkautschuk. Das Ergebnis ist ein Material, das eine hohe Schlagfestigkeit, eine gute mechanische Zähigkeit und ein ausgewogenes Verhältnis von Härte und Glanz aufweist. ABS ist außerdem beständig gegen wässrige Säuren, Laugen, konzentrierte Salz- und Phosphorsäuren, Alkohole sowie tierische, pflanzliche und mineralische Öle, aber nur wenig beständig gegen Lösungsmittel.

Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)

Wichtigste Eigenschaften: Gute Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Duktilität.

Anwendungen: Automobilteile, Konsumgüter und elektronische Gehäuse.

2. ULTEM (PEI - Polyetherimid)

ULTEM oder Polyetherimid ist ein hochleistungsfähiger technischer Thermoplast, der sich durch seine bernsteinfarbene, durchscheinende Farbe auszeichnet. Es bietet eine einzigartige Kombination aus hoher mechanischer Festigkeit, breiter chemischer Beständigkeit, hoher Durchschlagfestigkeit und ausgezeichneter thermischer Stabilität. ULTEM behält seine Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich bei und ist von Natur aus flammhemmend. Es ist auch für seine gute Dimensionsstabilität und seine elektrischen Isolationseigenschaften bekannt.

Technologie: FDM, SLS (Selektives Laser-Sintern)

Wichtigste Merkmale: Hohe Hitzebeständigkeit, Festigkeit und Flammwidrigkeit.

Anwendungen: Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie, medizinische Geräte und elektrische Teile.

3. PP (Polypropylen)

Polypropylen ist ein leichtes, haltbares thermoplastisches Polymer, das für seine Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien, einschließlich Lösungsmitteln, Basen und Säuren, bekannt ist. Es hat einen hohen Schmelzpunkt und eignet sich daher für Gegenstände, die Hitze ausgesetzt werden können. PP ist bekannt für seine Flexibilität, hervorragende elektrische Isolierung und gute Ermüdungsbeständigkeit. Es wird häufig für Anwendungen verwendet, die wiederholt gebogen werden müssen, wie z. B. lebende Scharniere.

Technologie: FDM, SLS

Wichtigste Eigenschaften: Hohe Ermüdungsfestigkeit, Elastizität und chemische Beständigkeit.

Anwendungen: Automobilteile, Konsumgüter und Verpackungsmaterialien.

4. Metall-Filamente

Metallfilamente sind eine Mischung aus feinen Metallpulvern und einem Kunststoff-Polymer-Bindemittel. Sie ermöglichen den 3D-Druck von Metallen, indem sie die traditionelle Filamentextrusion mit Nachbearbeitungstechniken wie dem Sintern kombinieren. Mit diesen Filamenten können Teile mit metallähnlichen Eigenschaften, einschließlich thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, hergestellt werden. Die fertigen Teile müssen häufig in einem Hochtemperaturofen gesintert werden, um das Bindemittel wegzubrennen und die Metallpartikel miteinander zu verschmelzen, so dass ein dichtes Metallteil entsteht.

Technologie: FDM für Verbundwerkstoff-Filamente, Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS) für Vollmetallteile.

Wichtigste Merkmale: Hohe Festigkeit und Wärmebeständigkeit; erfordert Nachbearbeitung.

Anwendungen: Luft- und Raumfahrtkomponenten, Automobilteile und Spezialwerkzeuge.

5. Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist ein Hochleistungsthermoplast, der für seine außergewöhnliche Transparenz, Schlagfestigkeit und Hitzebeständigkeit bekannt ist. Es kann über 90 % des Lichts durchlassen, ist so klar wie Glas und praktisch unzerbrechlich. PC ist außerdem temperaturbeständig und kann extremen Bedingungen widerstehen, ohne seine Eigenschaften zu verlieren. Es ist ein vielseitiges Material, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, die hohe Leistung und Zuverlässigkeit erfordern.

Technologie: FDM, SLA (Stereolithographie)

Wichtigste Merkmale: Ausgezeichnete Zähigkeit, Hitzebeständigkeit und optische Eigenschaften.

Anwendungen: Schutzkleidung, Automobilkomponenten und optische Linsen.

6. PEEK (Polyetheretherketon)

PEEK ist ein teilkristalliner Thermoplast mit ausgezeichneten mechanischen und chemischen Beständigkeitseigenschaften, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleiben. Es ist einer der wenigen Kunststoffe, die für Ultrahochvakuumanwendungen geeignet sind. PEEK ist sehr widerstandsfähig gegen thermischen Abbau sowie gegen Angriffe durch organische und wässrige Umgebungen. Es wird häufig in anspruchsvollen technischen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in solchen, die ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern.

Technologie: FDM, SLS

Wichtigste Eigenschaften: Außergewöhnliche thermische Stabilität, chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit.

Anwendungen: Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate und Hochleistungsteile für die Automobilindustrie.

7. Aluminium AlSi10Mg

Aluminium AlSi10Mg ist eine gängige Aluminiumlegierung in der additiven Fertigung. Sie kombiniert die leichten Eigenschaften des Aluminiums mit der hohen Wärmeleitfähigkeit des Siliziums und der Festigkeit des Magnesiums. Diese Legierung ist für ihre gute Verformbarkeit, ihr ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ihre thermischen Eigenschaften bekannt. Sie wird in der Regel für Anwendungen verwendet, die ein hohes Maß an Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit erfordern.

Technologie: Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS), Selektives Laserschmelzen (SLM)

Wichtigste Merkmale: Geringes Gewicht, gute thermische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.

Anwendungen: Automobilteile, Luft- und Raumfahrtkomponenten und Unterhaltungselektronik.

8. Rostfreier Stahl 316L

Edelstahl 316L ist ein molybdänhaltiger austenitischer Edelstahl mit einer im Vergleich zu anderen Chrom-Nickel-Edelstählen verbesserten Beständigkeit gegen Chloridionenkorrosion. Er ist bekannt für seine hervorragende Zähigkeit, selbst bei kryogenen Temperaturen. Diese Stahlsorte wird häufig in Umgebungen mit aggressiven Chemikalien eingesetzt und ist in der Lebensmittel- und Medizinbranche weit verbreitet.

Technologie: DMLS, SLM

Wichtigste Merkmale: Hohe Korrosionsbeständigkeit, mechanische Eigenschaften und Schweißbarkeit.

Anwendungen: Medizinische Geräte, Schiffsanwendungen und chemische Verarbeitungsanlagen.

9. Inconel 718

Inconel 718 ist eine Nickel-Chrom-Legierung, die wegen ihrer hohen Festigkeit, hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und ihrer Fähigkeit, extremen Temperaturen standzuhalten, verwendet wird. Diese Superlegierung ist bekannt für ihre gute Zug-, Ermüdungs-, Kriech- und Bruchfestigkeit bei Temperaturen bis zu etwa 700°C (1290°F). Sie wird häufig in hochbelasteten Umgebungen wie Gasturbinen, Raketentriebwerken und Kernreaktoren eingesetzt.

Technologie: DMLS, SLM

Wichtigste Merkmale: Ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität.

Anwendungen: Triebwerkskomponenten für die Luft- und Raumfahrt, Gasturbinen und Hochtemperaturanwendungen.

10. Kohlenstofffaser

Kohlenstofffasern bestehen aus Strängen von Kohlenstoffatomen, die in einer kristallinen Formation angeordnet sind. Sie sind bekannt für ihre hohe Steifigkeit, hohe Zugfestigkeit, geringes Gewicht, hohe chemische Beständigkeit, hohe Temperaturtoleranz und geringe Wärmeausdehnung. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Kohlenstofffasern in der Luft- und Raumfahrt, im Bauwesen, im Militär und im Motorsport sowie in anderen Wettkampfsportarten sehr beliebt.

Technologie: Häufig in Verbundwerkstoffen im FDM-Verfahren oder in verstärkten Filamenten verwendet.

Wichtigste Merkmale: Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Anwendungen: Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Sportgeräte.

Eigenschaften von hitzebeständigen 3D-Druckmaterialien

Hier finden Sie eine Tabelle mit dem Schmelzpunkt, der Glasübergangstemperatur und der Zugfestigkeit der zehn hitzebeständigen 3D-Druckmaterialien:

Bitte beachten Sie:

Bei Materialien wie Metallfilamenten und Kohlenstofffasern können die Eigenschaften je nach Art des Verbundmaterials erheblich variieren.

Die Bezeichnung "Nicht zutreffend" wird für Materialien verwendet, bei denen eine bestimmte Eigenschaft (z. B. der Schmelzpunkt von Kohlenstofffasern) nicht relevant ist oder für die es keinen definierten Wert gibt.

Kosten für hitzebeständige 3D-Druckmaterialien

Die folgende Tabelle enthält einen Kostenvergleich für die angegebenen hitzebeständigen 3D-Druckmaterialien:

Diese Tabelle bietet einen Überblick über die Kostenspannen für jedes Material, kategorisiert von niedrig bis sehr hoch. Bitte beachten Sie, dass diese Preise ungefähre Angaben sind und aufgrund von Faktoren wie Qualität, Lieferant, Standort und Marktbedingungen variieren können. Um die genauesten und aktuellsten Preise zu erfahren, sollten Sie sich mit uns in Verbindung setzen.

Fazit

Die Wahl des richtigen hitzebeständigen Materials für den 3D-Druck hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung ab, darunter Temperaturbelastung, mechanische Beanspruchung und Umweltbedingungen. Jedes dieser Top-10-Materialien bietet einzigartige Eigenschaften und Vorteile. Wenn Sie diese kennen, können Sie das volle Potenzial des 3D-Drucks für Hochtemperaturanwendungen ausschöpfen und die Grenzen von Innovation und Design verschieben.