Abbildung: HP Inc.
In der Vergangenheit wurden Objekte aus dem 3D-Druck meist für das Rapid Prototyping, also für die Herstellung von Mustern verwendet. Der Fortschritt der additiven Technologien hat dazu geführt, dass sich der Einsatzbereich von Prototypen ausgeweitet hat. Mittlerweile können voll funktionsfähige Bauteile hergestellt werden, die nicht mehr nur als Anschauungs- oder Testobjekte dienen, sondern auch im finalen Produkt verwendet werden können. Eine Ausnahme in dieser Entwicklung spielten bisher hydraulische Bauteile, da die Wasserdichte (Flüssigkeitsdichte) mit den meisten Verfahren nicht realisiert werden konnte. Das HP Jet Fusion Verfahren hat diese Lücke mittlerweile geschlossen, da die hergestellten Objekte nun weitgehend wasserdicht sind. Mit dem Multi Jet Fusion Verfahren und dem Material PA 12 werden Schutzwerte bis zu IP66/IP67 erreicht. D. h. die Bauteile sind gegen Hochdruckwasserstrahlen und gegen temporäres Untertauchen bis zu 1 m Tiefe resistent.
Die Unterschiede in der Wasserdichte von HP Jet Fusion und Lasersintern
Wir vergleichen diese beiden Verfahren aus dem einfachen Grund: beide verwenden als 3D-Druckmaterial PA 12. Der größte Unterschied besteht in der Herstellungsmethode. Die Objekte beim Lasersintern sind recht porös und daher nicht für den Einsatz mit Flüssigkeiten geeignet. Um einen gewissen Grad an Wasserdichte zu erreichen, werden die Bauteile mit Harzen infiltriert. Diese füllen die herstellungsbedingten Zwischenräume der Sinterobjekte, polymerisieren und verschließen die Lücken. Dieser Prozessschritt ist bei HP Jet Fusion nicht notwendig, da die Materialkörner miteinander verschmolzen werden. Zwar erreicht Jet Fusion auch keine 100%ige Materialdichte, aber die Zwischenräume sind im Vergleich zum Lasersintern vernachlässigbar. In der folgenden Abbildung sehen Sie den Unterschied in der Dichte zwischen PA 12 Bauteilen, die mit Jet Fusion hergestellt wurden und denen die gesintert wurden.
Abbildung 1: Dichte [g/cm³] von HP Jet Fusion und Lasersinterbauteilen, Material PA 12.
Quelle: Materialdatenblatt HP HR PA12; EOS PA2200
Abhängigkeit von Wandstärke und Geometrie
Die Flüssigkeitsdurchlässigkeit von 3D-gedruckten Objekten ist maßgeblich von drei Faktoren abhängig:
- Wandstärke des Objekts
- Geometrie des Objekts
- Ausgeübter Druck auf das Objekt
Wandstärke: Wenig überraschend spielt die Wandstärke eine entscheidende Rolle dabei, bis zu welchem Druck das Material wasserdicht ist. Jedoch ist die Wandstärke nicht der einzige relevante Faktor, sondern auch die Form des Bauteils.
Tabelle 1: empfohlene Wandstärken in Abhängigkeit vom ausgeübten Druck.
Quelle: HP Inc.
Geometrie: Die Form des Objekts hat einen entscheidenden Einfluss auf die Flüssigkeitsdichte von 3D-gedruckten Bauteilen. Während sphärische Objekte bei einer Wandstärke von ca. 2,5 mm bis zu 10 bar Druck aushalten können, ist ein kubisches Objekt bei der gleichen Wandstärke selbst einem Druck von knapp 3 bar nicht gewachsen. Empfohlen wird, die Bauteile so rund wie irgendmögich zu gestalten, da dadruch der Druck auf die Wände gleichmäßiger ausfällt.
Tabelle 2: empfohlene Geometrie in Abhängigkeit vom Druck.
Quelle: HP Inc.
Arten von verwendbaren Flüssigkeiten
In Flüssigkeitssystemen wird häufig nicht nur Wasser verwendet, sondern auch eine Reihe weiterer Chemikalien. Gegenüber den meisten allgemein verwendeten Chemikalien ist PA 12 chemisch resistent, ausgenommen davon sind aggressive Säuren wie Chromsäure, Salpetersäure oder Salzsäure.
Die nebenanstehende Tabelle gibt Ihnen einen kleinen Überblick darüber, welche Chemikalien verwendet werden können.
Tabelle 3: Chemische Reistenzen von PA 12 (HP Jet Fusion).
Quelle: HP Inc.
Weiterführende Informationen
Über 3Faktur: 3Faktur ist Spezialist für 3D-Druck, Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing. Wir arbeiten mit dem Multi Jet Fusion-Verfahren von HP und bieten unterschiedliche Materialien für den Prototypenbau und die Serienproduktion an. Sollten Sie Fragen zu Ihrem Projekt haben, können Sie uns gern kontaktieren.
