Hitze beständiges pla

Arten von hitzebeständigem PLA

PLA (Polymilchsäure) ist ein beliebter biologisch abbaubarer Thermoplast, der im 3D-Druck verwendet wird. Traditionelles PLA ist bekannt für seine geringe Hitzebeständigkeit, was eine Einschränkung für Anwendungen darstellt, die höheren Temperaturen ausgesetzt sind. Um dies zu beheben, haben die Filamenthersteller ein hitzebeständiges PLA entwickelt, das höheren Temperaturen standhalten kann als gewöhnliches PLA. Hier ist ein Überblick über die verschiedenen Arten von hitzebeständigen PLA-Filamenten, die auf dem Markt erhältlich sind:

• HTPLA

  HTPLA ist ein hitzebeständiges PLA-Filament mit einer höheren Glasübergangstemperatur (Tg) als gewöhnliches PLA. Es ist geeignet für Anwendungen, die die strukturelle Integrität in einer heißen Umgebung aufrechterhalten müssen. HTPLA eignet sich hervorragend zur Herstellung von Formen, Stanzwerkzeugen und anderen Werkzeugen, die Hitze ausgesetzt sein können.

• PLA+ (PLA Plus oder Tough PLA)

  PLA+ ist eine verbesserte Version des standardmäßigen PLA-Filaments. Es verbessert die Zähigkeit und Schlagfestigkeit der gedruckten Teile. Es eignet sich für funktionale Prototypen und Endverbrauchsteile, die mechanischen Belastungen ausgesetzt sein können.

• PHA-Mischungen

  PHA (Polyhydroxyalkanoate)-Mischungen sind Verbundstoffe aus PLA und PHA. Sie verbessern die Hitzebeständigkeit, Zähigkeit und biologischen Abbaubarkeit. Diese Mischungen werden in Anwendungen eingesetzt, die sowohl ökologische Nachhaltigkeit als auch mechanische Leistung erfordern.

• Glasfaserverstärktes PLA

  Dieses PLA-Filament enthält Zusatzstoffe aus Glasfasern. Dadurch wird das Filament hitzebeständiger und stärker. Es eignet sich für industriell verwendete Teile und Werkzeuge, die stark, aber leicht sein müssen.

• Kohlenstofffaserverstärktes PLA

  Kohlenstofffaserverstärkte PLA-Filamente sind eine weitere Art von hitzebeständigem PLA. Sie sind stark und steif, jedoch leichter als glasfaserverstärkte PLA-Filamente. Sie eignen sich für Teile in der Luftfahrtindustrie und andere Anwendungen, bei denen das Gewicht entscheidend ist.

• Metallverstärktes PLA

  Dieses PLA-Filament enthält in seine Struktur gemischte Metallpartikel. Dadurch wird das Filament hitzebeständiger und erhält ein metallisches Aussehen. Es eignet sich für Kunstobjekte und andere Projekte, bei denen Metall-Effekte gewünscht sind.

• Vibrationsdämpfendes PLA

  Diese Filamente enthalten spezielle Zusatzstoffe, die Vibrationen absorbieren. Sie sind geeignet für Fahrzeugteile und andere Anwendungen, bei denen Vibrationen Schäden verursachen können.

Gestaltung von hitzebeständigem PLA

• Erhöhte Glasübergangstemperatur (Tg):

  Normalerweise liegt die Tg von PLA bei etwa 60 °C, was es unbrauchbar für Gegenstände macht, die regelmäßig mit Hitze in Kontakt kommen oder in warmen Umgebungen verwendet werden. Ingenieure fügen Zusatzstoffe hinzu oder modifizieren die PLA-Polymerketten, um die Tg zu erhöhen. Diese Änderung ermöglicht es dem Filament, seine Form und Stärke bei höheren Temperaturen zu bewahren.

• Modifikation der PLA-Polymerketten:

  Um die Hitzebeständigkeit zu verbessern, werden die Polymerketten des Filaments verändert. Diese Modifikationen machen das Filament stärker und steifer, was für 3D-Drucke, die hohen Belastungen ausgesetzt sind oder präzise Formen beibehalten müssen, von Vorteil ist. Zudem macht es das Filament weniger durchlässig, was für feuchtigkeitsempfindliche Drucke gut ist.

• Zusatzstoffe und Mischungen:

  Hitzebeständige Zusatzstoffe werden während der Produktion in das Filament gemischt. Diese Zusatzstoffe können Dinge wie Nanotone, Kohlenstofffasern oder andere spezielle Verbindungen sein, die in das Filament integriert werden und helfen, die Hitzebeständigkeit zu erhöhen. Manchmal wird PLA mit anderen Kunststoffen gemischt, um ein neues hitzebeständiges Material zu schaffen, das für den 3D-Druck verwendet werden kann.

• Kristallisation:

  PLA ist normalerweise amorph, was bedeutet, dass seine Moleküle zufällig angeordnet sind. Für einige Anwendungen wird ein kontrollierter Kristallisationsprozess angewendet, um Teile des PLA zu kristallisieren. Kristallines PLA ist hitzebeständiger und weist bessere chemische Beständigkeitseigenschaften auf. Dieser Prozess erfolgt durch Anpassung der Kühlrate während der Filamentproduktion oder durch Verwendung spezifischer Kristallisationsmittel, die die Ausbildung einer kristallinen Struktur fördern.

• Physikalische Struktur und Druckbarkeit:

  Die physikalische Struktur der hitzebeständigen PLA-Filamente ist ebenfalls entscheidend für deren Leistung. Hersteller optimieren den Durchmesser des Filaments, die Oberflächenbeschaffenheit und die Gesamtqualität, um die Kompatibilität mit gängigen 3D-Druckern sicherzustellen. Diese Optimierung erfolgt so, dass das Filament leicht in den Drucker eingeführt werden kann und der Extruder problemlos funktioniert. Eine glatte Filamentoberfläche sorgt für einen gleichmäßigen Fluss des Kunststoffs durch den Extruder, was zu einem gleichmäßigen Druck ohne Blockaden führt.

Szenarien für hitzebeständiges PLA

• Automobilindustrie

  Hitzebeständiges PLA wird verwendet, um Prototypen von Autoteilen, Innenverkleidungen und Armaturenbrettkomponenten zu drucken. Diese Prototypen helfen Herstellern, das Design und die Passform der Teile vor der Serienproduktion zu testen.

• Luft- und Raumfahrtindustrie

  Im Luftfahrtsektor wird hitzebeständiges PLA zur Herstellung von nicht-kritischen Komponenten und Innenausstattungen für Flugzeuge verwendet. Es wird auch zur Herstellung von Ausbildungsmodellen und Simulatoren für die Pilotenausbildung eingesetzt.

• Medizinbereich

  Medizinische Fachkräfte verwenden hitzebeständiges PLA zur Erstellung von Modellen von Knochen und Organen für Ausbildungszwecke. Hitzebeständiges PLA wird auch zur Herstellung maßgefertigter Prothesen und Zahnschalen verwendet. Da diese Gegenstände mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen können, sind die Biokompatibilität und die Hitzebeständigkeit von HT PLA wertvoll.

• Verbraucherelektronik

  Unternehmen der Verbraucherelektronik verwenden hitzebeständiges PLA, um Prototypen von Smartphone-Hüllen, Laptop-Abdeckungen und Kopfhörerkonstruktionen zu erstellen. Die Fähigkeit des Materials, den während des Gebrauchs von elektronischen Geräten erzeugten Wärme standzuhalten, gewährleistet die Langlebigkeit der gedruckten Prototypen.

• Architekturmodelle

  Architekten verwenden hitzebeständiges PLA, um detaillierte Modelle von Gebäuden und Stadtplänen zu drucken. Diese Modelle helfen Architekten, ihre Entwürfe den Kunden und Interessengruppen zu präsentieren. Die Klarheit des Materials und die Fähigkeit, Details beizubehalten, machen es geeignet, komplexe architektonische Merkmale darzustellen.

• Lebensmittelverpackung

  Im Zuge des Anstiegs nachhaltiger Verpackungslösungen erkundet die Lebensmittelindustrie hitzebeständiges PLA. Forscher untersuchen, wie man Lebensmittelverpackungen herstellen kann, die der Mikrowellenheizung und den hohen Temperaturen, die beim Retortenprozess auftreten, standhalten. Diese Verpackungen werden kompostierbar sein, was die Kunststoffabfälle auf Deponien verringert.

Wie man ein hitzebeständiges PLA auswählt

• Thermische Eigenschaften

  Bei der Auswahl von hitzebeständigem PLA ist der erste zu berücksichtigende Faktor die thermischen Eigenschaften des Materials. Jedes Filament, das zur Herstellung hitzebeständigen PLA verwendet wird, hat eine Glasübergangstemperatur und eine Temperatur der thermischen Zersetzung. Die thermischen Eigenschaften des Filaments können überprüft werden, um die maximale Temperatur zu sehen, die sie ohne Verlust der strukturellen Integrität oder Verformung aushalten können.

• Anforderungsprofil der Anwendung

  Die Anwendung, für die die 3D-gedruckten Teile verwendet werden, bestimmt ebenfalls die Art des benötigten PLA. Wenn das gedruckte Teil hohen Temperaturen ausgesetzt sein wird, ist ein Filament mit einer höheren Glasübergangstemperatur erforderlich. Andernfalls kann, falls die Komponenten keinen hohen Temperaturen standhalten müssen, ein standardmäßiges PLA-Filament verwendet werden.

• Druckbarkeit

  Die Druckbarkeit des Filaments ist auch ein wichtiger Faktor, der bei der Auswahl von hitzebeständigem PLA berücksichtigt werden sollte. Einige Filamente sind leicht zu verarbeiten und erfordern keine speziellen Druckbedingungen. Andere benötigen möglicherweise spezifische Druckbedingungen, wie einen geschlossenen Drucker oder ein beheiztes Druckbett, um qualitativ hochwertige Drucke zu erreichen. Die Benutzer müssen die Kompatibilität ihrer 3D-Drucker mit dem Filament überprüfen, das sie verwenden möchten.

• Mechanische Eigenschaften

  Auch die mechanischen Eigenschaften des Filaments sollten bewertet werden. Diese Eigenschaften umfassen Zugfestigkeit, Elastizität und Schlagfestigkeit. Sie bestimmen, wie gut ein gedrucktes Teil physikalischen Belastungen standhalten kann und wie gut es Schäden durch Stöße widersteht. Wenn eine Anwendung ein mechanisch robustes gedrucktes Teil erfordert, sollten die Benutzer ein hitzebeständiges PLA-Filament mit guten mechanischen Eigenschaften auswählen.

• Feuchtigkeitsempfindlichkeit

  Hitzebeständige PLA-Filamente sind typischerweise hygroskopisch. Das bedeutet, dass sie Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen, was ihre Leistung und die Qualität der mit ihnen hergestellten Drucke negativ beeinflussen kann. Wenn das Filament Feuchtigkeit aufnimmt, kann dies zu schlechter Schichtbindung führen, die mechanischen Eigenschaften verringern und dazu führen, dass das Filament in der Düse verklumpt. Die Benutzer sollten ihre Filamente an einem trockenen Ort aufbewahren und einen Filamenttrockner verwenden, um die Feuchtigkeit aus den hygroskopischen Filamenten zu entfernen.

• Filamentdurchmesser

  Der Filamentdurchmesser ist ein weiterer wichtiger Faktor, der bei der Auswahl von hitzebeständigem PLA berücksichtigt werden sollte. Die meisten 3D-Drucker sind so konzipiert, dass sie entweder mit einem Durchmesser von 1,75 mm oder 2,85 mm arbeiten. Die Benutzer sollten sicherstellen, dass ihre 3D-Drucker mit dem Filament kompatibel sind, das sie verwenden möchten.

Fragen & Antworten

Q1. Was sind die Vorteile der Verwendung von hitzebeständigem PLA?

A1. Der Hauptvorteil der Verwendung von hitzebeständigem PLA besteht darin, dass es höheren Temperaturen standhalten kann als reguläres PLA. Dies macht es geeignet für Anwendungen, die Hitze ausgesetzt sein können.

Q2. Was ist der Schmelzpunkt von hitzebeständigem PLA?

A2. Der Schmelzpunkt von hitzebeständigem PLA liegt bei etwa 85 Grad Celsius, was erheblich höher ist als der von normalem PLA.

Q3. Kann hitzebeständiges PLA auf demselben Drucker wie normales PLA gedruckt werden?

A3. Ja, hitzebeständiges PLA kann auf demselben Drucker wie normales PLA gedruckt werden. Es erfordert keine speziellen Druckbedingungen, außer einer höheren Drucktemperatur.

Q4. Was sind einige Anwendungen von hitzebeständigem PLA?

A4. Zu den Anwendungen von hitzebeständigem PLA gehören Autoteile, elektrische Gehäuse und andere Komponenten, die möglicherweise Hitze ausgesetzt sind.

Q5. Was sind die Vorteile von hitzebeständigen PLA-Filamenten für den 3D-Druck?

A5. Die Verwendung von hitzebeständigen PLA-Filamenten kann mehrere Vorteile bieten, wie verbesserte thermische Stabilität, bessere Druckbarkeit sowie die Beibehaltung der Stärke und Steifigkeit von 3D-gedruckten Teilen.