Filament für Standarddrucker - Tempertaturbeständig bis 230°? Wie geht das?

Unser hitzebeständiges Filament lässt sich mit den meisten 3D-Druckern verarbeiten. Voraussetzung dafür ist das Erreichen von einer Drucktemperatur von mindestens 260 °C.

Wichtig: Das gedruckte Objekt muss im Umluftofen bei 110 °C nachbehandelt werden um die Hochtemperatureigenschaften zu aktivieren. Dabei wird es komplett durcherhitzt und muss anschließend langsam abkühlen (Ofen ausschalten, Tür jedoch geschlossen halten). Das Filament bildet während des Abkühlvorgangs teilkristalline Strukturen aus, welche die Materialeigenschaften grundlegend verändern. Nach dem Post-Processing wird das Material bei ca. 100 °C zwar etwas Weicher, bleibt aber in Form und belastbar. Es hat fast keine Glasübergangstempertatur mehr, was bedeutet, dass es bei steigender Temperatur nicht weicher wird. Der Schmelzpunkt liegt bei ca 245 °C, das Material wird dann schlagartig sehr dünnflüssig. Auch die mechanische Festigkeit wird durch den Kristallisationsprozess gesteigert.

Mögliche Anwendungen: Laminieren und Aushärten mit Prepreg: Prepreg haftet sehr gut auf dem hitzebeständigen Filament. Sie können einen Kern drucken und diesen laminieren. Das Filament bleibt beim Aushärten des Laminats bei 140 °C und unter Druck in Form und kann als Kern im fertigen Produkt verbleiben. Mit einer Trennmittelbeschichtung können Sie auch eine wiederverwendbare Form erzeugen.
Formkerne für Tiefziehanwendungen können aus dem hitzebeständigen Filament gedruckt werden.
Teile die im Motorraum verwendet werden sollen und entsprechenden Temperaturen ausgesetzt werden.
Griffe für Töpfe und Topfdeckel, Mikrowellen geeignetes Geschirr, etc...

Die Verarbeitung von Hitzebeständigem Filament im Detail:

Drucken: Drucken Sie auf Ihrem FDM-Drucker wie sie es mit anderen Filamentarten gewohnt sind. Die Haftung und die Druckbarkeit ist sehr gut. Die Drucktempertatur beträgt 240-250 °C abhängig vom Druckermodell. Für Teile mit kleiner Aufstandsfläche können Sie mit kaltem Druckbett arbeiten, wenn sie auf Blue- oder Browntape drucken. Für Objekte mit großer Grundfläche - wenn Sie ein Dauerdruckbett oder Kapton als Druckbettbeschichtung nutzen - sollten Sie das Druckbett auf 90-100 °C aufheizen.

Für hochwertige Drucke empfiehlt es sich frühestens ab dem 2. Layer die aktive Kühlung zu aktivieren um die Qualität von Brücken und Überhängen zu verbessern. Vorsicht, manche Drucker können Temperaturen über 220 °C nicht halten, wenn die aktive Kühlung eigeschaltet ist. In diesem Fall müssen sie auf die Bauteilkühlung verzichten.

Ein beheizter Bauraum kann optional genutzt werden um den Verzug weiter zu minimieren. Heizen Sie den Bauraum auf 80-100 °C auf.

Nachbehandlung: Um die Hochtemperatureigenschaften des hitzebeständigen Filaments zu aktivieren, müssen Sie das Material in einen teilkristallinen Zustand bringen. Heizen Sie dazu einen gewöhnlichen Umluftofen auf 110 °C auf und platzieren Sie Ihr gedrucktes Objekt im Ofen. Das Objekt muss komplett durcherhitzt werden. Eine generelle Angabe für die Verweildauer ist schwer zu benennen, da Sie abhänging vom Volumen des Objektes ist. Eine Vase mit 2 mm voll gedruckter Wandstärke ist in 10 Minuten drucherhitzt, ein großer Volumenkörper mit 0.8 mm Wandstärke und 10 % Infill kann eine Stunde brauchen. Sie bekommen mit der Zeit ein Gefühl für die benötigte Dauer. Schalten Sie nach Ablauf der Zeit den Ofen aus und lassen Sie ihn langsam auskühlen, ohne dabei die Ofentür zu öffnen. Während des Abkühlens bildet das hitzebeständige Filament die gewünschten Kristalle aus und wird fest und temperaturbeständig. Nach zirka einer Stunde sind die meisten Öfen kalt genug und Sie können Ihr Objekt entnehmen.

Tipps für die Kristallisation: Das unbehandeltes Filemant wird bei 100 °C weich. Um Verformungen zu vermeiden lassen Sie gedruckte Supportstukturen am Objekt und entfernen Sie diese erst nach dem Kristallisationsvorgang. Platzieren Sie dünnwandige Objekte, z. B. Röhren auf Ihrer Stirnseite, nicht auf dem Radius im Ofen, um zu verhindern, dass sie von der Schwerkraft im weichen Zustand verformt werden.

Haben Sie ein Objekt mit großer Grundfläche auf einem beheizten Druckbett gedruckt, können Spannungen im Objekt auftreten, die sich während der Kristallisation lösen, das führt dazu, dass sich die Aufstandsfläche nach oben wölbt. Um diesen Effekt zu verhindern, können Sie das Objekt vor der Kristallisation bei 60 °C im Umluftofen tempern. Heizen Sie den Ofen auf 60 °C auf, und platzieren Sie Ihr Objekt für 30 Minuten im Ofen. Die internen Spannungen werden bei dieser Temperatur abgebaut. Sie können Ihr Objekt nun ohne langsames Abkühlen direkt aus dem Ofen entnehmen und den Ofen auf die Kristallisationstemperatur von 110 °C aufheizen. Ist dies erreicht platzieren Sie Ihr Objekt wieder im Ofen um die Kristallisation wie oben beschrieben durchzuführen.

Schrumpfung: Während der Kristallisation schrumpft das gedruckte Teil in X- und Y-Ebene um 2-3%. In Z-Richtung ist kein Schrumpfen zu erwarten.

Hotends die für 3dkTOP geeignet sind: Vollmetal-Hotends mit "scharfer" Heatbreak und Heatblock, die 260°C erreichen. Hotends, die nicht so scharf trennen (z.B. Craftbot+) können mit einer Retraction von 5mm 3dktop sauber verarbeiten.

Drucker mit Einschränkungen.
Makerbot Replicator2  (empfohlene Drucktemp. 255 °C) kann nur ohne aktive Kühlung drucken, da das Hotend sonst unter 240 °C abkühlt.