Hochzähes Harz und seine Anwendungen

Im Zuge der rasanten Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie haben hochfeste Harze als innovative Materialien in diesem Bereich große Aufmerksamkeit erlangt. Sie weisen nicht nur hervorragende Eigenschaften gegenüber herkömmlichen 3D-Druckmaterialien auf, sondern bieten auch enorme Perspektiven für die Fertigungsindustrie.

Bevor wir hochzähes Harz vorstellen, geben wir einen kurzen Überblick über den 3D-Harzdruck.

3D-Harzdruck, auch bekannt als Photopolymerisations-3D-Druck oder Flüssig-Photopolymerisations-3D-Druck, ist eine fortschrittliche additive Fertigungstechnik. Der Arbeitsablauf beim Harzdruck ist der gleiche wie beim herkömmlichen Fused Deposition Modeling (FDM), einschließlich Modellieren, Schneiden und Drucken. Aber anders als beim FDM verwendet der Harz-3D-Druck flüssiges Harz als Rohmaterial und verwendet ultraviolettes (UV-)Licht oder Laserstrahlen zur schichtweisen Verfestigung, wodurch das dreidimensionale Modell nach und nach aufgebaut wird.

Im Vergleich zur herkömmlichen FDM-Technologie bietet der Harz-3D-Druck mehrere entscheidende Vorteile:

• Hohe Präzision: Die 3D-Drucktechnologie mit Harz ermöglicht eine höhere Druckgenauigkeit und feinere Details und eignet sich daher für die Herstellung hochpräziser Komponenten und komplexer Strukturen.
• Haltbarkeit und Festigkeit: Hochleistungsharzmaterialien weisen häufig eine außergewöhnliche Haltbarkeit und Festigkeit auf. Dadurch sind harzgedruckte Komponenten äußerst widerstandsfähig gegen Belastungen und Beanspruchung und eignen sich für Anwendungen, bei denen Haltbarkeit erforderlich ist.
• Glatte Oberflächenbeschaffenheit: Da das Harz während des Druckens in flüssiger Form vorliegt, ist die Oberfläche der gedruckten Objekte normalerweise sehr glatt. Wenn Sie im wahrsten Sinne des Wortes präzise Ausdrucke benötigen, ist der 3D-Druck mit Harz die perfekte Wahl für Sie.
• Stützstrukturen: Der 3D-Druck mit Kunstharz ermöglicht die Verwendung löslicher oder leicht entfernbarer Stützstrukturen, wodurch der Bedarf an Eingriffen und Reinigung komplexer Modelle reduziert wird.
• Materialvielfalt: Der 3D-Druck mit Harz bietet eine große Vielfalt an Materialien, darunter pflanzliches Harz , ABS-ähnliches Harz , Hochtemperaturharz und andere Arten von Harzen.

Was ist hochfestes Harz?

Hochfestes Harz ist ein Materialtyp, der für seine außergewöhnliche Schlagfestigkeit und Zähigkeit bekannt ist. Diese Harze bestehen normalerweise aus hochmolekularen Verbindungen wie Polymeren oder Verbundwerkstoffen und werden mit speziellen Härtemitteln formuliert, um ihre Elastizität und Schlagfestigkeit zu verbessern.

Die Vorteile von hochfestem Harz

Die Leistung von hochzähem Harz hängt von der spezifischen Materialzusammensetzung und der Anwendungsumgebung ab, weist jedoch im Allgemeinen die folgenden Eigenschaften auf:

• Außergewöhnliche mechanische Leistung: Im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckmaterialien wie ABS und PLA weist hochfestes Harz eine erhöhte Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit auf. Dies verleiht gedruckten Komponenten eine längere Haltbarkeit, macht sie weniger anfällig für Brüche unter äußerem Druck und bietet eine zuverlässigere Leistung für bestimmte Anwendungen.
• Haltbarkeit und Festigkeit: Hochleistungsharzmaterialien weisen häufig eine außergewöhnliche Haltbarkeit und Festigkeit auf. Dadurch sind harzgedruckte Komponenten äußerst widerstandsfähig gegen Belastungen und Beanspruchung und eignen sich für Anwendungen, bei denen Haltbarkeit erforderlich ist.
• Zähigkeit: Hochzähe Harze besitzen die Fähigkeit, nach Belastung ihre ursprüngliche Form wieder anzunehmen, was eine bemerkenswerte Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit aufweist. Dadurch eignen sie sich ideal für Anwendungen, die häufige Verformungen erfordern, wie elastische Komponenten und flexible Strukturen.
• Chemische Korrosionsbeständigkeit: Bestimmte hochfeste Harze weisen eine hervorragende Beständigkeit gegen chemische Korrosion auf, was ihre Anwendung in speziellen Umgebungen ermöglicht. Dies ermöglicht ihnen, eine zentrale Rolle in der chemischen Industrie und im medizinischen Bereich zu spielen.

Tipps für den Druck mit hochfestem Kunstharz

Hier sind einige allgemeine Empfehlungen für den Druck mit hochfesten Harzen. Die spezifischen Richtlinien können je nach Harzhersteller unterschiedlich sein, aber die folgenden Tipps sollten ebenfalls berücksichtigt werden:

• Einstellungen der Druckparameter: Passen Sie die Druckparameter basierend auf Ihrem 3D-Druckermodell und den Eigenschaften des hochfesten Harzes an. Normalerweise wird empfohlen, die Schichthöhe im Bereich von 50 bis 100 Mikrometer einzustellen, da dies zu einer besseren Druckqualität beiträgt.

• Stützstrukturen: Aufgrund der höheren Viskosität von hochfestem Harz sollten Sie das direkte Drucken auf der Bauplattform vermeiden, um Schwierigkeiten beim Entfernen der Teile zu vermeiden. Es wird empfohlen, umfassende Stützstrukturen zu verwenden, da diese leichter abzubrechen sind und so das Entfernen der Teile erleichtern. Darüber hinaus kann das Erwärmen der Bauplattform mit heißer Luft den Prozess unterstützen.

• Reinigung: Sofern vom Hersteller nicht anders angegeben, kann zum Reinigen von hochfesten Harzdrucken normaler Propylalkohol (IPA) verwendet werden. Achten Sie jedoch darauf, die Teile nicht länger als 20 Minuten in IPA einzutauchen.

• Kalibrierung und Fehlerbehebung: Stellen Sie vor Beginn des Druckvorgangs sicher, dass Ihr 3D-Drucker kalibriert ist und die erforderlichen Fehlerbehebungen durchläuft. Kalibrierung und ordnungsgemäße Funktion des Druckers sind wesentliche Schritte, um erfolgreiche Drucke sicherzustellen.

• Temperaturkontrolle: Der Druck mit hochfestem Harz kann während des Prozesses temperaturempfindlich sein. Sorgen Sie für eine stabile Temperatur in der Druckumgebung, um Temperaturschwankungen zu vermeiden, die sich negativ auf die Druckqualität auswirken.

• Vollständige Lichthärtung: Für optimale mechanische Festigkeit muss hochfestes Harz vollständig aushärten. Die empfohlene Aushärtungszeit beträgt mehr als 5 Minuten. Die Oberfläche sollte so lange ausgehärtet werden, bis sie sich nicht mehr klebrig anfühlt.

Anwendungen von hochfestem Harz

Allgemeine 3D-Druckharze werden häufig im Rapid Prototyping, Modellbau, bei personalisierten Produkten und in ähnlichen Bereichen eingesetzt. Hochzähe Harze werden dagegen häufiger in Branchen eingesetzt, in denen Schlagfestigkeit und Haltbarkeit erforderlich sind, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und bei medizinischen Geräten. Daher bietet hochzähes Harz ein enormes Potenzial für viele Anwendungsbereiche, sei es im Desktop-3D-Druck oder in der Industrie.

• Automobil- und Luftfahrtindustrie: Die Automobil- und Luftfahrtbranche verlangt nach leichten und hochfesten Komponenten. Hochzähes Harz kann bei der Herstellung von Fahrzeugteilen, Flugzeugkomponenten und Raumfahrzeugstrukturen genutzt werden.
• Medizinische Geräte: Hochzähe Harze sind vielversprechend für die Herstellung medizinischer Geräte, darunter medizinische Modelle, Prothesen und personalisierte Implantate.
• Sportgeräte: Sportgeräte wie Fahrradgriffe und Skibretter erfordern Spitzenleistung unter hohem Druck und Aufprall. Hochzähe Harze eröffnen neue Möglichkeiten für die Herstellung solcher Geräte.
• Herstellung funktionaler Teile: Desktop-3D-Drucker, die hochfestes Harz verwenden, können funktionale Teile mit verbesserter Haltbarkeit und Festigkeit herstellen. Diese Komponenten finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter Haushalt, Büro, Werkzeuge und Modelle.
• Mechanische Komponenten: Hochzähes Harz eignet sich zum Drucken mechanischer Komponenten wie Zahnrädern, Lagern und Kupplungen und ermöglicht eine bessere Präzision und Haltbarkeit auf Desktop-3D-Druckern.
• Modell- und Prototypenherstellung: Aufgrund der hervorragenden Oberflächenqualität und Schlagfestigkeit des hochfesten Harzes können realistischere und haltbarere Muster für die Modell- und Prototypenherstellung erhalten werden.
• Kunstwerke und Dekorationsgegenstände: Hochzähes Harz wird häufig zum Bedrucken von Kunstwerken und Dekorationsstücken wie Kunstwerken, Figuren, Schmuck und Spielzeugen verwendet, um deren Haltbarkeit und künstlerische Attraktivität zu verbessern.
• Kundenspezifische Produkte: Die Kombination der Eigenschaften von hochfestem Harz mit Desktop-3D-Druckern ermöglicht die Herstellung personalisierter Produkte wie individueller Handyhüllen, Schlüsselanhänger und Visitenkartenhalter.
• Bildung und Forschung: Hochzähes Harz wird häufig im Desktop-3D-Druck für Bildungs- und Forschungszwecke eingesetzt. Studenten und Forscher können mit diesem Harz schnell verschiedene Proben und Versuchsmodelle herstellen.

Spezifikationen einiger hochfester Harze

-SUNLU Hochfestes Harz

Zugfestigkeit: 20 MPa

Biegefestigkeit: 20 MPa

Härte (Shore D): 68-72

Reißdehnung: 50%

Kerbschlagzähigkeit nach IZOD: 120 J/m

-ESUN Hartes, zähes Harz

Zugfestigkeit: 30-60 MPa

Biegefestigkeit: 30-75 MPa

Härte (Shore D): 75-81

Bruchdehnung: 35-52%

Kerbschlagzähigkeit nach IZOD: 40-110 J/m

- Robustes Harz von Anycubic

Zugfestigkeit: 35-45 MPa

Biegefestigkeit: 50-60 MPa

Härte (Shore D): 76

Bruchdehnung: 30-50%

Kerbschlagzähigkeit nach IZOD: 50-60 J/m

-Siraya Tech Blu-Tough-Harz

Zugfestigkeit: 50 MPa

Härte (Shore D): 85

Bruchdehnung: 32%

Kerbschlagzähigkeit nach IZOD: 45 J/m

Da sich die 3D-Drucktechnologie ständig weiterentwickelt, werden hochfeste Harze in verschiedenen Bereichen eine immer größere Rolle spielen. Dennoch bleiben bei der Herstellung und Anwendung hochfester Harze weiterhin Herausforderungen bestehen, darunter Materialkosten, Druckgeschwindigkeit und Materialhaltbarkeit. Daher sind unaufhörliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen unabdingbar, um weitere Fortschritte bei hochfesten Harzen voranzutreiben.