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3D-Drucker: Polymaker PLA, ABS, TPU95, CoPa und PA6-GF Review


Polymide PA6-GF

Das Polymide PA6-GF siedelt sich in der Kategorie Nylon/Polyamide an. Dabei handelt es sich um ein glasfaserverstärktes (25% Anteil) PA6-Filament (Nylon 6). Das Material besticht durch hervorragende thermische und mechanische Eigenschaften. Es lässt sich mit einer Düsentemperatur von 280°C-300°C gut verarbeiten. Die Druckbetttemperatur sollte 25°C-50°C betragen und 50°C nicht überschreiten. Dies lässt sich auch aus der Glasübergangstemperatur ableiten. Die Kühlung sollte möglichst ausgeschaltet bleiben, was bei einem 3D-Druck mit ABS auch üblich ist. Das Material wurde mit einer 0.4 mm Microswiss Plated A2 Hardened Tool Steel Nozzle gedruckt, da das Material sehr abrasiv ist. Es kann auf allen Untergründen verarbeitet werden, wobei eine FlexPlatte wie die von BuildTak empfohlen wird.

Mit dem Filament lassen sich extrem widerstandsfähige und flexible Bauteile drucken. PA/Nylon ist in seiner ursprünglichen Form sehr flexibel. Aufgrund der Glasfaserverstärkung verliert das Material jedoch an Flexibilität. Gleichzeitig gewinnt es an Widerstandsfähigkeit. Insbesondere die Festigkeit zwischen den Schichten in z-Richtung wurde verbessert, indem die Oberflächenchemie der Fasern optimiert wurde. 

Um die volle mechanische und thermische Leistung zu nutzen, sollte das gedruckte Objekt bei 90°C für etwa 2 Stunden in einen Umluftofen gelegt werden. Außerdem sollte beim Druck beachtet werden, dass Stützmaterial sofort nach dem Druckvorgang entfernt wird, da es sich im Nachhinein aufgrund der extremen Widerstandsfähigkeit nicht mehr so einfach lösen lässt. Alternativ bietet sich das PolyDissolve S1 an, was jedoch einen 3D-Drucker mit Dual-Extruder erfordert. Übrigens ist das Material hygroskopisch, was bedeutet, dass es sehr schnell dazu neigt Feuchtigkeit aufzunehmen. Es sollte gut und trocken gelagert werden oder im schlimmsten Fall bei 80°C für 12 Stunden in einem konventionellen Backofen getrocknet werden. Zudem sollte es während dem Druck in eine entsprechende Filament-Aufbewahrungsbox oder einer selbstgebauten Box aufbewahrt werden.

In der Automobilindustrie wird das Material PA6 in seiner ursprünglichen Form gerne für Kunststoffteile im Bereich Getriebe und Lager verwendet wie z.B. Zahnräder und Wellen. Es eignet sich jedoch auch für andere mechanisch bewegte Teile im Bereich 3D-Drucker oder für Dronen, Servohörner und Querlenker für RC-Modellautos. Mit der Glasfaserverstärkung erzielt Polymaker natürlich eine wesentlich höhere Widerstandsfähigkeit. Besonders hervorzuheben ist, dass das PA6-GF auch für Forschungseinrichtungen geeignet ist, wo Temperaturen von -190°C bis 215°C gegeben sind. Das könnten beispielsweise bestimmte Vorrichtungen im Bereich von Detektoren sein wie Sensorhalter, Turbinen oder Kabelketten. Aber auch in Alltagswerkzeugen wie Bohrmaschinen kann es als Ersatz für Metallkomponenten verwendet werden. Ein weiteres Beispiel ist das Drucken von Backen für Spannvorrichtungen, um bestimmte Gegenstände zu fixieren, ohne dass diese beschädigt werden.

Polymaker hat darüber hinaus auch das PA6-CF im Angebot, dass mit Carbonfasern verstärkt ist und sich beispielsweise für die Produktion von Fahrradkomponenten wie Pedalen und Bremshebel oder Skateboardkomponenten wie Radaufhängungen eignet. 

Beispielanwendung

Für unseren Test haben wir unter anderem einen Karabiner, einen Toyota Autokühler und andere STL-Objekte von Thingiverse verarbeitet. Eine 3D-Drucker Einhausung ist für dieses Material dank der Warp-Free Technologie von Polymaker nicht erforderlich.

 

Der Karabiner mit 20% Infill hielt in unserem Test einem Zuggewicht von 75 kg stand. Zum Vergleich hält ein Karabiner aus üblichen ABS-Material etwa 10-15 kg stand.

Slicer-Einstellungen

Parameter Wert
Layer Height 0.2 mm
Infill Density/Pattern 20%/Grid
(bei Kleinteilen 100% empfohlen, um Verformungen zu vermeiden)
Printing Temperature 290°C
Build Plate Temperature 50°C (mit Dimafix Klebestift)
Flow 100%
Retraction Distance 0.8 (Direct-Extruder)
Print Speed 40 mm/s (30-50 mm/s üblich; Temperatur entsprechend erhöhen)
Fan Speed Aus (Brückenventilatorgeschwindigkeit: 30%)

Weitere Informationen zum Industrial PolyMide PA6-GF Filament erhalten Sie auf der Polymaker-Webseite.

Polymide CoPa (Nylon)

Das Polymid CoPa basiert auf ein Co-Polymer des Nylon 6 und Nylon 6.6 und ist sehr flexibel. Zudem hat das Material eine sehr geringe Oberflächenreibung, wodurch es sich auch sehr gut für die Herstellung von Gleitlagern bzw. Buchsen sowie anderen beweglichen Komponenten eignet. Kabelbinder können ebenfalls damit gedruckt werden. Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur Vicat liegt bei 180°C.  Zudem bietet es eine hervorragende Festigkeit und Zähigkeit. Deshalb kann das Material auch für den Druck von mechanischen 3D-Druckerkomponenten verwendet werden. Da das Material aber ebenfalls hygroskopisch ist, nimmt es sehr schnell Feuchtigkeit auf und beeinflusst unter Umständen die thermischen und mechanischen Eigenschaften. Dies wird auch aus dem Datenblatt ersichtlich, in dem verschiedene Messwerte für den Feuchtigkeitsgrad hinterlegt sind. Daher sollte es gut und trocken gelagert werden oder im schlimmsten Fall bei 80°C für 12 Stunden in einem konventionellen Backofen getrocknet werden. Zudem sollte es während dem Druck in eine entsprechende Filament-Aufbewahrungsbox oder einer selbstgebauten Box aufbewahrt werden.

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Die Glasübergangstemperatur bei CoPa liegt bereits bei 67°C, während die des PA6-GF bei 124°C liegt. Die Glasübergangstemperatur beschreibt diejenige Temperatur, bei der das entsprechend Polymer in einen gummiartigen Zustand übergeht. Folglich kommt es bei dieser Temperatur zu plastischen Verformungen. Deshalb werden Materialien wie ABS auch nicht gekühlt, da hier die Glastemperatur bei etwa 100°C liegt und eine aktive Kühlung dazu führen könnte, dass das Material zu schnell auf die Glastemperatur gekühlt wird. Dadurch wird es spröde und die Verbindung zwischen den einzelnen Schichten ist dann nicht mehr ausreichend.

Um das Polymide CoPa von Polymaker drucken zu können, sind einige Einstellungen vorzunehmen. Insbesondere, wenn kleine detaillierte Komponenten zu drucken sind, kommt es nämlich zu Verformungen. Höhere Druckgeschwindigkeiten führen ebenso zu Deformationen wie hohe Drucktemperaturen. Die optimalen Werte sind stets objektspezifisch. Detaillierte Objekte konnten wir jedoch mit einer Schichthöhe von 0.1 mm, einer Drucktemperatur von 250°C, einer Druckgeschwindigkeit von 30 mm/s und einem Infill von 20% nicht drucken. Eine Schichthöhe von 0.2 mm sowie ein Infill von 100% brachten den Erfolg. Das Material lässt sich ansonsten ausgezeichnet verarbeiten. Das tolle an diesem Material ist, dass es ebenfalls ohne einen geschlossenen Bauraum verarbeitet werden, da es auf Polymaker’s Warp-Free Technologie setzt. 

Bei der Verarbeitung ist zu beachten, dass das Material bei ca. 70°C erweicht, jedoch bis 180°C formstabil bleibt. Es behält seine Steifigkeit in einem weiten Temperaturbereich. Vor allem in der Textilindustrie findet das Material Verwendung. Das Material kommt aber auch in Werkzeugen wie Bohrmaschinen zum Einsatz.

Der Karabiner mit 20% Infill hielt in unserem Test einem Zuggewicht von 55 kg stand. Der Kabelbinder wurde mit 100% Infill gedruckt und hielt weit über 100 kg stand.

Slicer-Einstellungen

Parameter Wert
Layer Height 0.2 mm
Infill Density/Pattern 20%/Grid
(bei Kleinteilen 100% empfohlen, um Verformungen zu vermeiden)
Printing Temperature 250°C
Build Plate Temperature 100°C (mit Dimafix Klebestift)
Flow 100%
Retraction Distance 0.8 (Direct-Extruder)
Print Speed 30 mm/s (30-50 mm/s üblich; Temperatur entsprechend erhöhen)
Fan Speed Aus (Brückenventilatorgeschwindigkeit: 30%)
Hinweis: Anders als bei ABS zerstört auch eine Lüftergeschwindigkeit von nur 5% die Struktur, da die Glassübergangstemperatur von Nylon sehr niedrig ist und das Material schnell erweicht)

Weitere Informationen zum PolyMide CoPa Filament erhalten Sie auf der Polymaker-Webseite.

Verpackung 100%
Wicklung 98%
Rundheit 97%
Toleranz 97%
Verarbeitung 96%
Preis 94%
Fazit

Das Produktfolio von Polymaker umfasst unterschiedliche Filamentsorten, die sich sowohl an den erfahrenen professionellen Anwender wie auch an alle Einsteiger und Fortgeschrittene richten. Polymaker bietet darüber hinaus viele nützliche Informationen auf seiner Webseite. Die Datenblätter sind lückenlos und ein absolutes Muss bei der Auswahl des richten Filaments. Die qualitativ hochwertigen Materialien werden in einer schönen Verpackung geliefert und beinhalten alle empfohlenen Druckparameter für einen erfolgreichen 3D-Druck. Zusätzlich befindet sich auf jeder Spule eine Gewichts- und Längenskala. Die Polymaker-Filamente können wir alle ausnahmslos empfehlen.

Gesamtwertung 97%
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1 Kommentar zu 3D-Drucker: Polymaker PLA, ABS, TPU95, CoPa und PA6-GF Review

  1. Tom

    Mir ist aufgefallen,dass ihr euch allmählich in Richtung 3D Druck bewegt.finde ich Klasse und der Artikel ist super.

    Die meisten Filament Reviews sind oberflächlich und kurz. das hier nenne ich Mal eine richtig gute review. Was ich aber schade finde ist, dass es kaum Materialien gibt, die bis 300 Grad druckbar sind und eine HDT von mehr als 120 Grad bieten.

    Lediglich 3DXTech hat mit dem CarbonX ein Material mit einem tg=143 Grad. Dann noch das Taulmann Alloy HDT not 120 grad. PEEK und Ultem kann ich leider nicht drucken.

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