Ideale Bedingungen für ABS, PC,PEI, ULTEM, PEEK, ... ?

Verehrte Gemeinde

Ich habe mit meinem Crossdrive und seinem quasi-geschlossenem Rahmen bereits einige gute Druckergebnisse mit ABS erzielt, allerdings habe ich mich nie an wirklich große Druckteile herangewagt.
Die Druckbetthaftung hat meistens gepasst und Spannungsrisse sind auch ohne aktiv beheiztem Bauraum bisher nicht aufgetreten, aber bei einigen Teilen habe ich Verzug der Geometrie aufgrund der Abkühlung bemerkt.

Daher ist mein nächstes Ziel, einen Drucker mit einem geschlossenem und (passiv) beheiztem Bauraum zu entwickeln.
Ich habe schon einige Zeit in die Recherche für passende Bauteile investiert und dabei festgestellt, dass die meisten Komponenten, die im beheiztem Bauraum verbaut werden müssten, nicht für Temperaturen >80°C ausgelegt sind. Hier ist scheinbar eine magische Grenze, ab der man nur noch mit speziellen Hochtemperaturkomponenten weiter kommt.
Zu den betroffenen Komponenten gehören vor Allem die Leitungen, Profilschienenführungen, Zahnriemen und die Lüfter vom Druckteil und vom Hotend. Die Schrittmotoren kann man sicher außerhalb des Bauraums montieren, zur Not gibt es aber auch Schrittmotoren, die explizit für höhere Umgebungstemperaturen ausgelegt sind.

Die Frage, die sich mir nun stellt, ist ob 80°C als Umgebungstemperatur ausreichend ist.
Für ABS sollte es vermutlich reichen, da es nah an der Glasübergangstemperatur liegt. Nur wie sieht es mit exotischeren Materialien wie PC, ULTEM, PEI oder PEEK aus, dessen Erweichunstemperaturen deutlich höher liegen (ca. 280°C bei PEEK)?
Gibt es hier Erfahrungswerte, welche Bedingungen an den Druck dieser Materialien gestellt werden?

Den Druck von PEEK habe ich vor einiger Zeit erfolglos versucht bei meinem komplett offen konstruierte MOAP. Einige Hersteller geben an, dass die Bauraumtemperatur am besten auf 260°C beheizt werden sollte, was mit DIY-Mitteln kaum erreichbar ist.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 23.12.17 14:54.

Ich halte einen beheizten Druckraum von 260° für unrealistisch. (wie soll da Filement zugeführt werden ??)
Im DIY-Bereich wäre ein alter Backofen als Gehäuse denkbar....
Hochtemperatur Stepper gehen bis 100° ..will sagen Antrieb muss wohl extern erfolgen.
In den Specs zu PEEK-Filament wird eine Bauraum-Temperatur von 60° angeraten, das Hot-End dagegen sollte 400° beherschen...

Es wird spannend für Dich...

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Die Dummheit ist rund. Niemand weiß, wo sie anfängt und wo sie aufhört.

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(Wood) CTC - i3Clone a.D.
(Yellow) i3-Steel Eigenbau ( Ramps 1.4 )
(Green) Prusa i3-MK3
(Red) DICE von Skimmy
(Blue) Anycubic Chiron
(Grey) Qidi-Tech X-MAX

Luclass

Ich habe mal die technischen Daten von verschiedenen Herstellern angefragt:

Laut der Firma L3DS, welche einen 3d-Drucker speziell für PEEK entwickelt hat (die Maschine sieht einem Ofen tatsächlich nicht unähnlich), ist eine Umgebungstemperatur von 260°C für PEEK unbedingt erforderlich. Es kann natürlich auch sein, dass die Herren das einfach nur so angeben, um ein Verkaufsargument für ihren Drucker zu haben.



Ein anderes Untehmen ist Roboze, dessen "Roboze One+400" auch in der Lage sein soll, PEEK, ULTEM usw. zu verarbeiten. Die haben allerdings ein Heizbett verbaut, was "nur" 150°C erreicht und machen keine Angaben über eine Bauraumheizung.



Wenn ich mir die Bilder vom Innenraum des Druckers so ansehe, habe ich Zweifel daran, dass der Bauraum großartig beheizt wird. Immerhin werden alle Motoren, Leitungen, Lüfter und sonstige Bauteile ungeschützt im Bauraum verbaut, sodass die Temperatur hier kaum über 80°C steigen dürfte. Allerdings sind alle PEEK Teile, die mit der Maschine angeblich gedruckt wurden, nicht viel größer als ein Schlüsselanhänger. Ich bin mir deshalb nicht sicher, ob man mit dieser Konstruktion auch größere Teile drucken kann, ohne dass sich etwas verzieht.

Hallo,

Hier ein paar Infos:

PC: Es gibt ein paar Drucker bei denen PC mit einer Bauraumtemperatur von 70-80°C druckbar ist. Unter anderem der einfache Drucker von Kühling & Kühling. Da habe ich schon einen Druck gesehen und der sah qualitätsmäßig wie ABS und PETG aus. Deren Drucker ist soweit auch nur ein Standarddrucker mit beheiztem Bauraum und Wasserkühlung.

PEI/ Ultem: Ich meine Ultem ist nur ein Markenname von PEI. Stratasysdrucker verarbeiten das Zeug, daher wäre interessant wie diese Drucker aufgebaut sind bzw. welche Temperaturen die im Bauraum haben.

PEEK: Ihh habe bei der Formnext einen Drucker gesehen, der angeblich 260°C im Bauraum haben kann, wahrscheinlich war es der gemeinte Hersteller. Der Drucker hat innen nichts mehr mit einem klassischen FDM Drucker gemeinsam, sondern ist eine Art CNC Fräse in einem Ofen. Die Achsen werden über Steilgewindespindeln betrieben und alles ist aus Edelstahl. Ich meine, die Firma ist auch ein Feinmechanikunternehmen.

Bei der Bauraumheizung sind zwei Punkte besonders wichtig:
1. Innere Spannungen abbauen: Da wir eine flüssige Polymerschmelze auf eine erkaltete Lage ablegen, bekommen wir Probleme mit der Wärmeausdehnung, in unserem Fall zieht sich das Material zusammen und es Bilden sich so Spannungen im Bauteil. Bei einer Bauraumtemperatur um der Glasübergangstemperatur (Tg) kann man ein entspannen bewirken. Das ganze hängt aber stark von der Art des Kunststoffes ab.

2. Kristallisationsverhalten: Polymere sind meist amorph, also regellos verteilte Ketten bilden das Material. Es gibt aber Effekte, dass sich die Ketten parallel anordnen und sich dann Kristallartige Stellen ausbilden. Die Eigenschaften zwischen amorph und teilkristallin können sich stark unterscheiden, so springt z.B. der Wärmeausdehnungkoeffizient bei Tg stärker bei teilkristallin Polymeren als bei amorphen, siehe 1. Bei PEEK Spritzgussbauteilen ist es ein großes Problem homogen amorophe Bereiche zu bekommen, da gibt es auch viel Literatur dazu, die sicherlich für den FDM Druckanwendbar ist.

Bei der Werkstoffauswahl muss man sich immer Fragen was möchte man überhaupt errreichen? Für den Hobbybauer natürlich auch eine reine Interessensfrage ob es überhaupt möglich ist z.B. PEEK zu verdrucken.

Ich habe festgestellt, dass Mechanische Eigenschaften fast alle gleich sind bei den verwendbaren Kunststoffen. Wenn es fester sein muss, würde ich versuche mir etwas mit dem Markeforge und C-Fasern drucken zu lassen.
Geht es um den Einsatz bei höheren Temperaturen, dann sind z.B. nachkristallisierbare Filamren sehr interessant wie das k-top von 3dk.

Das einzige wirkliche Totschlagargument für Hochleistungskunststoffe wie PEEK ist die Chemikalienbeständigkeit bzw. den Einsatz im Körper. Da gibt es häufig keine passenden Alternativen.

Viele Grüße