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Weiche Filamente

Written by BonsaiBrain. Posted in Projekte

Die Menge an druckbaren Materialien nimmt ständig zu. Vor allem weiche Filamente sind dabei von großem Interesse, da hiermit flexible Objekte gedruckt werden können. Der Oberbegriff hierfür ist TPE, thermoplastische Elastomere.

Um die Anwendbarkeit von weichen Filamenten mit unseren Geräten zu überprüfen, wurden einige Testdrucke durchgeführt. Als Testobjekt diente hierzu der süsse Oktopus von Makerbot, bzw. dessen Bruder mit Hut.

1. TPE94

TPE94 (uns ist kein Markenname bekannt) stammt von einem unserer Filamentproduzenten. Eine Anwendung diese Materials sind Taucherflossen. Für Testzwecke wurde davon 3mm Filament für uns hergestellt. Der Name stammt von dessen Härte nach Shore.

Der Testdruck von TPE94 war sehr aufschlussreich. Nachdem uns schon von Weich-PLA bekannt war, dass weiche Filamente dazu neigen, unmittelbar nach dem Extruder zu stauchen und dadurch den Druck des Extruders nicht mehr bis in die Düsenspitze weiterzuleiten, haben wir die Druckgeschwindigkeit reduziert. Mit etwa 15mm/s, d.h. 25% der üblichen Druckgeschwindigkeit (von z.B. PLA oder ABS), wurde keine Verstopfung mehr beobachtet.

Des Weiteren hat sich gezeigt, dass dieses Material eine vergleichsweise hohe Wärmekapazität besitzt. Frisch gedruckte Schichten bleiben dadurch sehr lange warm und weich. Dies führt dazu, dass die hierauf aufgetragenen Schichten keinen festen Untergrund haben und das ganze Objekt verwackelt. Auch ein zusätzlicher Ventilator half bei diesem Problem nicht in der gewünschten Art. Die Lösung war, weniger Material, d.h. dünnere Schichten, aufzutragen.

Einen sauberen Druck erreichten wir mit einem 0.25mm J-Head Hotend mit 0.15mm Schichtdicke, 205°C und einer Druckgeschwindigkeit von 10mm/s:

TPE94-cute-octo1

TPE94-cute-octo2

2. TPE70

TPE70 (auch hier ist uns kein Markenname bekannt) stammt vom selben Filamentproduzenten. Die Materialeigenschaften sind hervorragend. Mit einer Shore-Härte von 70 bewegen wir uns im Bereich von Gummi. Anwendungen findet dieses Material z.B. als Interdentalsticks.

Auch hier konnte auf Grund der Elastizität des Materials nicht mit hohen Druckgeschwindigkeiten gearbeitet werden. Probleme mit der Wärmeabfuhr konnten hier nicht beobachtet werden, weshalb wir hier unser Beta-Head Hotend verwenden konnten. Doch die noch weichere Konsistenz dieses Filamentes führte anfangs recht häufig zur oben beschriebenen Stauchung und daraus resultierender Verstopfung. Gute Ergebnisse konnten erst mit 260°C erreicht werden. Die Oberfläche der gedruckten Objekte wurde besonders glatt. Die Elastizität erinnert an die einer Fastnachtsmaske.

TPE70-cute-octo1

 TPE70-cute-octo2

3. Layfomm 40

Layfomm 40 ist ein experimentelles Filament von Kai Parthy. Es handelt sich um einen 2-Komponenten Thermoplasten, welcher aus einem weichen Schaum und PVA (Polyvinyl Alkohol) besteht. Das PVA dient hierbei als Additiv, welches nach dem Drucken im Wasserbad entfernt werden kann. Übrig bleibt der weiche Schaum, welche als solcher nicht mit herkömmlichen 3D Druckern verarbeitet werden könnte.

Layfomm ist im Vergleich zu den oben genannten TPE relativ hart, muss also nicht mit reduzierter Geschwindigkeit gedruckt werden. Die empfohlene Drucktemperatur liegt bei 225-240°C.

Testdrucke mit Layfomm ergaben verblüffende Ergebnisse. Ein frisch gedrucktes Objekt ist hart, lässt sich jedoch ein Wenig verbiegen. Leider neigt es dabei dazu zu delaminieren, d.h. die einzelnen Schichten halten nicht sehr gut aufeinander. Auch ein Erhöhen der Drucktemperatur auf 255°C mit gleichzeitiger Verringerung der Druckgeschwindigkeit auf die Hälfte zeigte keine Verbesserung der Haftung der Schichten.

Nach Inkubation im Wasserbad über 2 Tage, wobei 2-3x pro Tag das Wasser gewechselt wurde, blieb ein weicher Schaum zurück. Nach dem Trocknen jedoch wurde das Objekt wieder ein wenig härter - und war geschrumpft! Möglicherweise wurde das PVA einfach nicht ausreichend herausgewaschen.

layfomm40

Das getrocknete Objekt war leicht spröde. Nach einigen Stauchungs- und Deformierungs-Tests ließ sich das Objekt zerreißen:

layfomm40-2

Resümee:

Weiche Kunststoffe bieten völlig neue Möglichkeiten des 3D Drucks. Mit Mehrkomponenten Druckern lassen sich in Kombination mit anderen Kunststoffen z.B. flexible Verbindungsstücke herstellen. Leider kann nicht jeder mit seinem 3D Drucker weiche Kunststoffe drucken. Gerade in Extrudern mit Bowden-System führen Stauchung und andere Deformationen zur Blockade der weichen Filamente. Deshalb hat Kai Parthy die Porolay-Serie entwickelt, welche es ermöglicht die eingesetzten Materialien trotz der hohen Elastizität verarbeiten zu können.

Layfomm 40 gibt es bereits käuflich zu erwerden. TPE70 wird sehr bald bei uns im Webshop erhältlich sein. TPE94 war leider mit dem Beta-Head Hotend nicht so schön druckbar, weshalb wir noch überlegen, ob wir es in unser Sortiment aufnehmen.

Mit Grüßen vom Bodensee

Das 2PrintBeta - Team

 

 

 

 

 

 

 

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