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PA oder Epoxidharz, womit soll ich drucken lassen? 2 beliebte 3D-Druck-Materialien im Vergleich

Das Epoxidharz Epoxy wird seit den 1930-er Jahren durch Denaturierung von Naturharzen gewonnen und gehört zur Gruppe der Resine oder auch der flüssigen Photopolymere. Mit der Erfindung der Stereolithografie (bekannt auch unter der Bezeichnung SLA-3D-Druck) als erstem 3D-Druckverfahren durch den US-Amerikaner Chuck Hull im Jahre 1983 begann die Karriere der Resine im Allgemeinen und damit auch von Epoxy im Besonderen, bilden diese doch seither das Ausgangsmaterial dieser 3D-Druck-Technologie.

Historisch wurden Epoxidharze fast zeitgleich entwickelt durch den Deutschen Paul Schlack, in Wolfen (1934) und den Schweizer Pierre Castan, in Zürich (1938, bezogen jeweils auf das Jahr des Patentantrags), die übrigens beide von ihren zeitgleichen Entdeckungen jeweils nichts wussten. Diese (wenn auch ungeplante) deutsch-schweizerische Kooperation bei der Erfindung des Epoxy spiegelt dabei in ganz besonderer Weise die Geschichte von 3D Activation als deutsch-schweizerischen 3D-Druck-Anbieter wider. Umso mehr sehen wir von 3D Activation es als unsere Aufgabe an, Ihnen Stereolithografie-3D-Drucke aus diesem spannenden Material zu ermöglichen.

Epoxidharz ermöglichte spektakuläres Kometen-Modell

Aus Epoxidharz (Epoxy) entstand übrigens auch jenes legendäre 3D-Druck-Kometen-Modell zur Rosetta-Mission, welches von 3D Activation 2014 im Auftrag des Freiburger Fraunhofer Ernst-Mach-Instituts gefertigt worden war. Indirekt reicht die jüngste Geschichte dieses Epoxidharzes also quasi bis in die Weiten unseres Sonnensystems.

Stereolithographie-Verfahren basiert auf Epoxidharz

Im 3D-Druck-Kontext ist der Einsatz von Epoxy (Epoxidharz), wie bereits gezeigt, untrennbar mit dem Stereolithographie-Verfahren verbunden. Diese Mutter aller 3D-Druckverfahren beruht darauf auf der speziellen Eigenschaft des in einem gefüllten Becken vorliegenden Ausgangsmaterials, in unserem Fall des Epoxy, nach einer gewissen Belichtungszeit zu erstarren. Mit Hilfe eines Lasers werden die einzelnen Schichten des zu erstellenden 3D-Druck-Objekts dabei nach und nach auf die Oberfläche des flüssigen Materials projiziert. Das darunter liegende, bewegliche Druckbett wird dabei von Mal zu Mal, Schicht um Schicht nach unten gezogen. Ist dieser, damit der eigentliche 3D-Druckvorgang beendet, kann das 3D-Druck-Objekt aus dem Bad genommen werden. In einer speziellen Belichtungskammer wird das 3D-Druck-Modell nun meist noch bis zur vollständigen Aushärtung nachbelichtet.

Pulver statt Flüssigkeit: SLS-3D-Druck mit PA-Kunststoff

Nicht auf einem flüssigen Ausgangsstoff wie Epoxidharz, sondern auf einem Pulver, genauer gesagt: auf einem Feinpulver, basiert das Selektive Lasersintern (bezeichnet auch als SLS-3D-Druck), wobei üblicherweise ein Polyamid(=PA)-Kunststoff Verwendung findet. Chemisch handelt es sich bei der Gruppe der Polyamide, als deren prominenteste Vertreter Nylon und Perlon genannt seien, um lineare Polymere, mit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette. Generell findet die Bezeichnung Polyamide (oder auch PA-Kunststoffe) üblicherweise für synthetische, technisch verwendbare thermoplastische Kunststoffe (mitunter auch als Thermoplaste bezeichnet) Verwendung, also für solche Kunststoffe, die vor dem Schmelzen weich und formbar werden. Genau diese Eigenschaft macht PA-Kunststoffe als 3D-Druck-Materialien nicht zuletzt für bewegliche, tendenziell elastische Bauteile interessant. Besondere Möglichkeiten bietet PA-Black, da dieses – im Gegensatz zu den ansonsten meist weißen Polyamid-Pulvern – komplett schwarz durchgefärbt ist.

Die SLS-3D-Druck-Technologie basiert auf dem gezielten, lokalen Verschmelzen einzelner Pulverschichten mittels Laserstrahl, was unter einer Schutzatmosphäre geschieht. Übrig bleibende Pulverreste werden dabei durch eine Rakel oder Walze erneut verteilt und anschließend durch den Laser erneut verschmolzen. Pulverreste, die nach dem Ende des 3D-Druck-Vorgangs zurückbleiben können leicht herausgeblasen oder –geschüttelt werden.

Festigkeit (Epoxy) versus Elastizität (PA)

Während Epoxidharze in der Regel durch eine hohe Festigkeit überzeugen, eignen sich PA-Kunststoffe eher dort, wo elastischere Modelle gefragt sind. Generell ermöglicht das Selektive Lasersintern besonders filigrane Bauteile, während das Stereolithografie-/SLA-3D-Druckverfahren derzeit als das genaueste Rapid-Prototyping-Verfahren gilt.

Epoxidharze finden unter anderem zur Herstellung von Mineralgussgestellen für den Maschinenbau oder als Trägermaterial von elektronischen Schaltungen Verwendung, während Prothesen oder Prototypen im Kunst-/Designbereich als typische Anwendungsgebiete für PA-Kunststoffe gelten.

Gerne fertigen wir von 3D Activation für Sie 3D-Druck-Objekte nach Ihren individuellen Wünschen an, näheres dazu finden Sie auf unserer Website, unter Meine 3D Dateien.

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