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Ein Leitfaden für den 3D-Druck von Polyamiden

Was verbirgt sich hinter einem Namen? Wenn es um Polyamid geht, ziemlich viel. Einzelne Zahlen, Buchstaben und unterschiedliche Technologien – sie alle wirken sich auf die Eigenschaften Ihres endgültigen Bauteils aus, sodass es entscheidend ist, die richtige Option für Ihr Projekt zu wählen. Da es sehr viele Entscheidungsmöglichkeiten gibt, kann dies auf den ersten Blick entmutigend wirken.
Deshalb soll dieser Leitfaden bei der Entscheidung helfen. Wir werden hier die einzelnen Optionen näher betrachten, die einzelnen Stärken und idealen Anwendungsmöglichkeiten ansehen und die wichtigsten Unterschiede zwischen den verschiedenen Technologien erläutern, aus denen Sie wählen können: Multi Jet Fusion (MJF), Fused Deposition Modeling (FDM), und Selektives Lasersintern (SLS).
In diesem Leitfaden finden Sie:
Technologien:
Materialien:
Welche 3D-Drucktechnologie sollte ich wählen?
Bei der Auswahl des Materials fällt als Erstes auf, dass Polyamid für mehrere Technologien verfügbar ist, darunter auch für die traditionelle Fertigung. Die Wahl der passenden Technologie ist abhängig von den jeweiligen Projektanforderungen. Auch wenn die einzelnen Technologien sich oft nur grob voneinander unterscheiden lassen, hat das Verfahren einen Einfluss auf die Bauteileigenschaften: Keine zwei Technologien liefern das gleiche Ergebnis.
MJF für Bauteile mit hohen Leistungsanforderungen und kurzen Vorlaufzeiten bekannt. In der Regel weisen mit MJF gedruckte Bauteile eine höhere Dichte als mit SLS hergestellte Bauteile auf. Diese ist zum Teil auf eine geringere Schichtdicke zurückzuführen, was wiederum verbesserte mechanische Eigenschaften erwarten lässt.
MJF ist eine gute Wahl für Komponenten, die folgende Eigenschaften erfüllen müssen:
- Dichtigkeit
- Wärme- oder elektrische Leitfähigkeit
- Geringe Anisotropie
Während im MJF-Verfahren gedruckte Bauteile etwas bessere mechanische Eigenschaften aufweisen, haben im SLS-Verfahren gedruckte Bauteile oft eine ansprechendere Optik. Es gibt vielfältige Nachbearbeitungsmöglichkeiten, die eine vergleichbar hohe Genauigkeit und ähnlich gute mechanische Eigenschaften erzielen können, sodass das Verfahren für die meisten Prototypen und Endanwendungen gleichermaßen geeignet ist.
Muss Ihr Projekt die folgenden Anforderungen erfüllen, ist SLS eine gute Wahl:
- Glatte, lackierte oder optisch ansprechende Oberflächen
- Komplexe Geometrien
- Präzise Toleranzen
Im Gegensatz zu den Verfahren MJF und SLS, bei denen es sich um Pulverbett-Technologien handelt, wird bei FDM das geschmolzene Material Schicht für Schicht auf eine Bauplattform aufgebracht. Im FDM-Verfahren hergestellte Bauteile unterschieden sich deshalb stärker von Bauteilen, die mit anderen Technologien gefertigt wurden. Bei Materialise haben Sie Zugang zu kohlenstofffaserverstärktem PA 12 (PA-CF), das sich besonders für Leichtbauteile eignet, die einer starken Beanspruchung ausgesetzt sind.
FDM-Rohbauteile haben tendenziell eine rauere Oberfläche als MJF- und SLS-Bauteile. Sollte Ihr Fokus auf der Ästhetik liegen, stehen Ihnen dafür zahlreiche Nachbearbeitungsmöglichkeiten zur Verfügung. Natürlich bieten wir auch andere thermoplastische Materialien an, die noch weitere Leistungsmerkmale abdecken. In diesem Artikel fokussieren wir uns aber auf Polyamide.
FDM ist die Lösung für Sie, wenn die folgenden Anforderungen die höchste Priorität haben:
- Festigkeit und Haltbarkeit
- Steifigkeit
- Hohe mechanische Beanspruchbarkeit
Wie wähle ich ein 3D-Druckmaterial aus?
Die Wahl des Materials ist von der Vorgehensweise abhängig; Ihre Möglichkeiten werden automatisch durch die von Ihnen gewählte Technologie bestimmt und umgekehrt. Daher ist es wichtig, genau zu wissen, was Ihr Endprodukt benötigt – sei dies in Bezug auf Eigenschaften oder Zertifizierungen. Idealerweise sollten Sie diese Informationen so detailliert wie möglich weitergeben, wenn Sie Ihren 3D-Druckpartner zum ersten Mal kontaktieren.
Um Ihnen die Auswahl zu erleichtern, haben wir unsere verfügbaren Polyamide in drei Gruppen eingeteilt. Die Liste beginnt mit spezifischen Materialien mit strengen Anforderungen und endet mit den bekannteren, traditionellen Materialien.
Flammhemmende Polyamide


Wenn Flammhemmung eine notwendige Eigenschaft für Ihr Bauteil ist, ist die Entscheidung einfach: PA-FR. Dieses Polyamid enthält eine flammhemmende Chemikalie und erfüllt die Anforderungen von CS/FAR 25.853. Darüber hinaus ist das Material für den Bereich der Luft- und Raumfahrtauch der Airbus-zertifizierten Qualität gemäß AIPI 03-07-22 erhältlich.
Es ist ideal für den Druck von flammhemmenden Bauteilen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften geeignet und bietet eine Vielzahl von Nachbearbeitungsmöglichkeiten für Projekte, bei denen die Ästhetik wichtig ist.
Verstärkte Polyamide


Wenn Sie stabile, haltbare Bauteile benötigen, führt kaum ein Weg an verstärkten Polyamiden vorbei. Nur wenige Materialien können mit kohlenstofffaserverstärktem PA 12mithalten. Dieser stabile und leichte Thermoplast ist mit Kohlenstofffasern verstärkt, was eine höchstmögliche Biegefestigkeit und das beste Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht unter allen FDM-Materialien gewährleistet – damit ist es doppelt so stark wie herkömmliches Polyamid.
Ideale Anwendungen sind Werkzeuge, funktionsfähige Prototypen und Maschinenbauteile, die einer ständigen Belastung ausgesetzt sind.


Durch die Verbindung von Polyamid und Aluminium entstehen Bauteile, die eindeutige Merkmale beider Werkstoffe aufweisen: PA-AF ist stabil und hitzebeständig bis 130 °C. Das metallische Aussehen des Materials ist ideal für Modelle, Werkzeuge oder Einbauten geeignet.


Dieses glasfaserverstärkte Polyamid, dessen Eigenschaften zwischen dem herkömmlichen PA 12 und PA-AF einzuordnen sind, bietet eine hohe Haltbarkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit bis 110 °C. Ideale Anwendungen sind funktionsfähige Prototypen und starre Bauteile für Endanwendungen, insbesondere für solche, die in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, in denen Temperatur- und Verschleißbeständigkeit ausschlaggebend sind.
Traditionelle Polyamide
Bei der Benennung von Werkstoffen – insbesondere bei den traditionellen Polyamiden PA 11 und PA 12 – kann es hilfreich sein, zunächst die Bedeutung der einzelnen Zahlen zu erklären. In diesem Fall wird damit die Anzahl der Kohlenstoffatome in der monomeren Einheit beschrieben. Dabei handelt es sich nur um einen der Faktoren, der neben der Partikel- oder Schichtgröße, sowie Additiven wie Antioxidationsmitteln und Fließhilfen, die Eigenschaften der einzelnen Stoffvarianten beeinflusst.


Das vielleicht am häufigsten verwendete 3D-Druckmaterial PA 12 ist für seine Stabilität, chemische Beständigkeit und Festigkeit bekannt. Obwohl die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu PA 12 für MJF geringfügig schlechter ausfallen, bietet diese Kombination aus Material und Technologie bessere Oberflächeneigenschaften und eine größere Auswahl an Nachbearbeitungsmöglichkeiten.
Genau wie das Gegenstück in MJF, ist PA 12 für SLS eine ideale Wahl für funktionsfähige Prototypen, Bauteile für Endanwendungen und Verbrauchsgüter.


Wenn Ihnen die mechanische Leistung wichtiger ist als die Ästhetik, ist eine Kombination aus PA 12 und MJF wahrscheinlich die beste Wahl. Die Oberflächenqualität wird auch hier nicht enttäuschen. Geringe Porosität, nahezu isotrope mechanische Eigenschaften, gestochen scharfe Texturen und detaillierte Oberflächen machen dieses Allround-Material zu einem regelmäßig verwendeten Favoriten.
Mit einer höheren Dichte als das lasergesinterte Polyamid eignet sich dieses stabile und universell einsetzbare Material ideal für hochpräzise Formteile, sowie gleichermaßen für funktionsfähige Prototypen oder Bauteile für Endanwendungen.


Für Projekte, bei denen Optik, Geschwindigkeit und Preis eine wichtige Rolle spielen, können Sie mit PA 12S nichts falsch machen. Mit einer Kombination aus hervorragenden optischen Eigenschaften, ausgezeichneter Maßgenauigkeit, guter mechanischer Leistung und einem geringen Nachbearbeitungsbedarf überzeugt dieses Polyamid für eine Vielzahl unterschiedlicher Projekte.
Es stellt eine ideale Wahl für schnelle Iterationen bei der Erstellung von Prototypen oder in der Serienproduktion mit geringen Anforderungen dar.


Dieses Material ist in gewisser Hinsicht einzigartig unter den Polyamiden, da es dieselbe hohe Festigkeit und mechanische Beanspruchbarkeit von PA 12 bei geringerer Steifigkeit und höherer Dehnbarkeit bietet. In Kombination mit der beeindruckenden Oberflächenqualität und Detailgenauigkeit ergibt sich eine Option, die sich sowohl für die Serienproduktion als auch für Prototypen eignet.
Seitdem wir PA 11 in unser Portfolio aufgenommen haben, hat es sich besonders in Branchen wie der Medizintechnik, Luft- und Raumfahrtund der Automobilindustrie bewährt.
Wir sind stets an Ihrer Seite, wenn Sie Unterstützung benötigen
Ein Verständnis über die unterschiedlichen Polyamide ist ein guter Anfang, um diese passend zu Ihrem Projekt auszuwählen. Natürlich ist jedes Projekt anders; es gibt kein Patentrezept. Unabhängig davon, ob Ihre Priorität bei den Kosten, der mechanischen Leistung, der Ästhetik oder einer Kombination aus diesen liegt, bestimmen die Anforderungen Ihres Projekts, welche Technologie und welches Material für Sie am besten geeignet sind. Entscheidend ist, dass Sie jedem Projekt mit Offenheit begegnen und einen Partner finden, der Sie ehrlich und unvoreingenommen berät. Im Vordergrund sollte dabei immer Ihr Erfolg und das Erzielen bester Ergebnisse stehen.
Hier bei Materialise ist das ein Anspruch, den wir mit größter Sorgfalt verfolgen. Unser Unternehmen ist an keine Technologie gebunden, das heißt, wir bevorzugen keine bestimmte Lösung gegenüber einer anderen. Über einen Zeitraum von mehr als 30 Jahren haben wir ein fundiertes Wissen über alle Lösungen erarbeitet, das wir mit Freude mit unseren Kunden teilen.
Wenn Sie uns also mehr über Ihr Projekt erzählen wollen oder mehr über Ihre Möglichkeiten erfahren möchten, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir helfen Ihnen gerne weiter.
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