#008 Wie ersetze ich meinen Spritzguss-Werkstoff im 3D-Druck? So findest du das richtige Material

Torsten: Ja, herzlich willkommen zurück zu einer neuen Folge 3D-Druckwissen. Und ich habe in den letzten Tagen, Wochen, wie auch immer, habe ich immer wieder darüber nachgedacht, wie ich dieses Thema hier mal in einen Podcast bringe. Und das ist heute alles, was rund technische Datenblätter, mechanische Kennwerte und ähnliches geht bei Werkstoffen. Weil das ist eigentlich ein Thema, was bei mir immer wieder aufpoppt.

Das Problem, wir sind ja 3D-Druckdienstleister und haben jetzt nicht eins zu eins immer den Werkstoff zur Verfügung, den vielleicht die Leute aus dem Spritzguss kennen. Das bedeutet, wir müssen ja irgendwie etwas finden, was zumindest mal ähnlich ist wie das, was im Spritzguss vorhanden ist. Dabei geht es dann oft so um Sachen, dass ein PH6 GF30, so ein Standardwerkstoff, der viel in Automobil oder so was benutzt wird, oder es werden andere Werkstoffe verwendet.

Also man versucht ja eigentlich immer, das was man kennt irgendwie zusammenzubringen. Das Problem ist jetzt, wir haben ja ganz viele verschiedene Verfahren. sind ja, ob das jetzt FDM ist, ob das SLS ist oder unsere resinbasierten Verfahren. Die Materialien, die wir dort haben, heißen ja selten so wie die Spritzgrussmaterialien. Und was ich da einfach feststelle ist, je mehr die Leute oder je jünger die Leute werden und je mehr aussteigen aus den …

Konstruktions- und Entwicklungsabteilungen, weil sie ihr Rentenalter erreicht haben, … … je weniger ist die Vergangenheit in den Unternehmen … … wirklich bekannt. Und es wird eigentlich nur aus einer Zeichnung … eine neue Ableitung gemacht. Das Teil, was bisher funktioniert hat, wird … … irgendwie modifiziert in Form von Maßen oder Ähnliches, … … dann steht da ein Werkstoff in der Zeichnung, eine Werkstoffbezeichnung und eigentlich weiß niemand mehr, … warum die da eigentlich steht.

Das Problem ist, eigentlich wollen die Leute in 3D-Druck, weil sagen, wir wollen nicht in Werkzeug, wir haben nicht die Stückzahlen, wir wollen mehr Flexibilität. Es geht nicht darum, dass sie an der Stelle nicht erkannt haben, dass für ihre Anwendung 3D-Druck grundsätzlich sinnvoll wäre, sondern es ist mehr die Angst dahinter, jetzt mit dem falschen Werkstoff eventuell eine falsche Entscheidung zu treffen.

Das Wichtige dabei ist eigentlich ja nur, Was ist tatsächlich relevant? Also was benötigt man von dem ursprünglichen Werkstoff, der jetzt auf der Zeichnung genannt wurde? Was sind eigentlich die Eigenschaften dahinter, die man tatsächlich benötigt? Und diese Frage, die stelle ich ja immer im Rahmen der Beratungsgespräche, allerdings die Antworten dazu fallen echt meistens dürftig aus. Man kann auch grob umschreiben, in welche Richtung das geht, aber eigentlich können viele nicht erklären, was wirklich für diese Anwendung benötigt wird. was ich als erstes immer sehe, sind Temperaturen.

Also viele sagen dann, ja, wir haben Temperaturen und der Werkstoff oder das Bauteil braucht gewisse Temperaturen oder muss gewisse Temperaturbeständigkeiten haben. Da frage ich dann immer, okay, in welchem Anwendungsfall, unter welcher Last. Denn Das ist auch so ein Phänomen. hab mir zur Vorbereitung noch mal für diese Podcast-Folge eine Menge Werkstoffdatenblätter im Bereich Spritzguss angeschaut.

Und auch wirklich verglichen. Und ich hab immer das Gefühl, ist der Spritzguss teilweise nicht besser wie der 3D-Druck oder die 3D-Druckdatenblätter oder die Datenblätter, die wir im Vakuumguss haben oder in anderen Verfahren. Dass einfach jeder andere Daten da reinschreibt. Das fängt an, der eine macht nach ISO, der andere nach ASTM. Und wieder jemand anders macht es dann nach asiatischen Normen.

Oder dass die Datenblätter einfach nicht, die Benennung nicht gleich ist. Der eine schreibt HDTA, da komme ich gleich noch mal zu, der nächste HDTB. Mal schreiben auch beide beides rein. Oder dann kommen so Sachen wie VKAT, Erweichungstemperatur und solche Dinge. Oder Warmformbeständigkeit. Oder Dauerformbeständigkeit. Oder Dauertemperaturbeständigkeit. Und und und. Also, jeder hat so einen anderen Stil, die Datenblätter mit Informationen zu pflegen.

Dann gibt es Dehnungswerte. Zum Beispiel Streckdehnung, Bruchdehnung, Biegedehnung, Reisdehnung. Und wie die Dinge alle heißen. Überall steht eine Prozentzahl und ein Prozentfaktor, was die Dehnung angeht. bedeutet das eigentlich. Und da will ich heute wirklich in die Folge ein bisschen einsteigen, erklären, so dass man auch wirklich mal die Möglichkeit hat, Datenblätter ein bisschen zu vergleichen und ähnliche Werkstoffe im 3D-Druck zu finden, die es vielleicht im Spritzgurs nicht eins zu eins oder andersrum, die es im 3D-Druck nicht eins zu eins gibt, aber die sich ähnlich verhalten.

Und das erste, ich hinaus möchte, ist eigentlich mein muss sich die Frage stellen, was braucht man? Und nicht nur welchen Werkstoff braucht man, also wir brauchen hier den pH6-ABS irgendwas, sondern was an diesem Werkstoff hat in der Vergangenheit dazu geführt, oder was an dieser Anwendung hat dazu geführt, dass dieser Werkstoff in der Vergangenheit genutzt wurde? Auch eine kleine Anekdote, manchmal ist es nämlich so, das hatte ich auch schon gehabt, es gab in der Vergangenheit irgendwann vor zig Jahren gab es einen Entwicklungsprozess und dann brauchte man einen Spritzgustteil.

Die Anforderungen waren nicht besonders hoch. Man hat den ersten Spritzgießer in der Umgebung gefragt und gesagt, wir haben hier einen Teil, das würden wir gerne spritzgießen, aus Kostengründen. Was würdest du uns empfehlen? Der Spritzgießer hat gesagt, ich habe Tonnen von dem Material XYZ auf Lager. Das ist das günstigste, weil das habe ich immer da. Das brauche ich die Maschine nicht für rüsten, nicht spülen.

Ich habe immer Schwarz als Farbbatch da. Und wenn du das Material nimmst, dann kann ich dir den besten Preis anbieten. Und irgendjemand hat dann gesagt, ja, komm, dann probieren wir das mal. Und es hat funktioniert. Und das war das Auswahlkriterium. es war einfach nur, seitdem steht dann dieser Werkstoff, welcher auch immer es ist, in Erzeichnung. Ja, jetzt kommen wir aber ein paar Jahre später, 30, 40 Jahre später.

Es kommen neue Teile auf den Markt, es kommen neue Anwendungen auf den Markt. Jetzt werden diese Teile modifiziert. entsteht in der Zeichnung immer noch der ursprüngliche Werkstoff drin. Jeder sagt, der hat bisher funktioniert. Und jetzt kommt das Problem, jetzt kommen neuere Ingenieure und sagen, ja, ich weiß gar nicht mehr, warum der da steht. Das gebe ich zu bedenken, sich Gedanken zu machen, was ist der Hintergrund?

Was braucht man? Welche Temperaturen braucht man? Welche Festigkeiten braucht man? Braucht man wirklich alles, was der Werkstoff hat? Chemische Beständigkeit, je nachdem, was das ist. Braucht man eher kristallines oder eher amorphes Verhalten von Werkstoffen? Braucht man Steifigkeit oder eher Elastizität benötigt man Kerbschlagarbeit oder hohe Festigkeit. Also es ist ja auch so, dass man nicht alles auf einmal bekommen kann. das Problem dabei ist, wenn dann auch noch Fasern dazukommen zum Beispiel. der Grundwerkstoff, beliebt ist ja wie gesagt sehr gängig im Kunststoffbereich, sind ja diese PA6-Varianten. auch dann fasergefüllt mit gf-15, gf-30.

Der reine p-a6 oder bei uns im 3D-Druck im SLS zum Beispiel ist da so ein Standard, p-a12. Die sind gar nicht so unterschiedlich. Also es ist jetzt nicht der gleiche Werkstoff, das will ich damit gar nicht sagen, aber die sind von den Daten her jetzt gar nicht so grundsätzlich verschieden. Ich kann zum Beispiel mal eine wenn es diese HDTA und HDTB geht. Und ich da mal kurz erklär, HDTA, also diese Warmformbeständigkeit, egal ob jetzt nach ASTM oder ISO, stellt man sich vor, man nimmt einen viereckigen Stab, den man an den Enden auflegt und in der Mitte drückt man jetzt mit einer definierten Kraft auf den Stab, also so ähnlich wie eine Brücke.

Links und rechts zwei Festlager und in der Mitte drückt man jetzt eine Last drauf. Und jetzt schaut man und das Ganze wird meistens in Öl gemacht, weil das sich am vergleichmäßigen erwärmt und von oben wird jetzt eine Kraft eingeleitet und man schaut jetzt, ab welcher Temperatur dieser Stab nachgibt. Und da gibt es eine Norm, die sagt dann, dass der 0,32 mm, also sobald dieser Stab sich 0,32 mm nach unten bewegt hat, also Durchbiegung hat, dann wird der Test beendet und das ist die Temperatur HDT A oder B, die unterscheidet sich dann erst mal nur durch die Kraft.

Also das eine sind 1,8 Megapascal Kraft, wirken und das andere sind 0,48 oder 0,45. Das bedeutet, einmal wird viel Kraft genommen, einmal weniger Kraft und da kommt eine Temperatur raus. Bei der normalen PR6 zum Beispiel HDTA, also die mit der hohen Kraft, ist ein normaler PR6 schafft auch nur ein HDTA von 55°. Das heißt ab 55° ist diese Durchbiegung in dem Kunststoff größer 0,32 mm bei diesem Testprüfstab.

Das heißt ja noch lange nicht, dass das genau die Temperatur ist für den Anwendungsfall, die jetzt bei den Kunden vorliegt. Eine dickere oder eine dünnere Probe wird dort bei den gleichen Testbedingungen, wenn man die gleichen Testbedingungen nimmt, wird eine dickere oder eine dünnere Probe eine andere Temperatur erzeugen. Das ist automatisch so. Das hat ja auch was mit gewissen Biegemomenten, Widerstandsmomenten und ähnliches in Materialien zu tun.

Das heißt aber auch, es ist ja einfach nur definiert, wann, ab welcher Kraft eine gewisse Distanz in Durchbiegung da ist. Wenn ich jetzt den Klotz doppelt so groß mache, behalte die gleiche Kraft bei, dann wird natürlich das Ergebnis ein völlig anderes sein. Das heißt, wenn ich den Querschnitt verändere, muss ich auch die Kraft, eingeleitet wird, irgendeiner Form proportional verändern, damit wieder eine ähnliche Temperatur rauskommt.

Und das gebe ich immer so zu bedenken, dass es einfach nicht so, auch bei diesen Temperaturbeständigkeiten, es gibt nicht diese eine Temperatur. Man muss dann da fragen bei der Form und bei der Geometrie, die jetzt für das eigene Produkt vorliegt, welche Kraft, wie groß ist dieser Kraft Einfluss auf das Bauteil? Und das dann relativieren und schauen, bei welcher Temperatur man gerade arbeitet und wie wirklich das ganze System funktioniert.

Und bei der HDTB, also der kleinen Kraft genauso, also man kann eigentlich sagen für die höheren Belastungen, also wenn man so einen Bauteil höher belastet, muss man sich eigentlich an der HDTA Temperatur orientieren. Und wenn man aber ein Gehäuse hat oder so, was eigentlich unbelastet ist, also das Gehäuse, das muss eine Platine fassen und das wird in eine Maschine eingebaut und da werden nur vier Schrauben fixiert und da kommt ein Deckel drauf, eine eigentliche Belastung Er fährt dieses Teil ja im Prinzip gar nicht.

Es muss da drin die Platine halten, die wird festgeschraubt. Und dann kann auch diese HDTB-Temperatur noch weit weg von dem sein, was eigentlich im realen Anwendungsfall tatsächlich zu einem Versagen des Gehäuses führt. Wenn da die HDTB, also die kleinere Kraft, erzeugt ja natürlich die höhere Temperatur. Wenn so ein PA12 dabei 95-100 Grad oder je nachdem, da gibt es auch so unterschiedliche Angaben.

In dem einen Datenblatt ist ein HDTAB bei 180 Grad, im nächsten Fall sind es 120 Grad, dann sind es 95 Grad. Also ich glaube, da auch je nachdem, wie geprüft wird, wie das Teil dort tatsächlich eingespannt wird und dass da einfach so viel Unterschied ist, dass man nicht auch bei den Datenblättern einfach nicht pauschal sagen kann. Das ist die Temperatur, bis dahin funktioniert der Werkstoff, bis dahin funktioniert meine Anwendung und danach nicht.

Ich glaube, diese Datenblätter geben eine Orientierung. da immer noch mal, ist eigentlich das, worauf ich in dieser Folge hinaus möchte, man muss sich auch bisschen Gedanken machen darüber, was für ein Anwendungsfall liegt da jetzt tatsächlich vor. Und das ist pauschal, mit einem Datenblattwert einfach nicht. mich zu beantworten. Noch einmal zurückzukommen, weil ja so ein PA6 so typisch und gängig ist.

Ich hatte ja gerade schon gesagt, so ein PA6, da gibt es jetzt auch zwei Phasen in den Datenblättern, die man dort findet. Nämlich einmal den trockenen und einmal den konditionierten. Das heißt zwischen diesen beiden entstehen schon extreme Unterschiede. Trocken bedeutet mehr oder weniger nach dem Spritzguss direkt aus der Maschine kommen da gewisse Werte raus. Jetzt ist es aber so, wir haben durch Luftfeuchtigkeit und ähnliche Einflüsse haben wir ab einer gewissen Zeit, also so ein Kunststoff, wenn er jetzt eine Zeit lang hier in der Umgebungsluft gelegen hat, dann nimmt er ja aus der Umgebungsluft Feuchtigkeit auf.

Und dann nennt man diesen Zustand konditioniert. Den kann man auch künstlich herbeiführen, indem man dann die Teile tatsächlich einen Tag in Wasser lagert und solche Dinge. Aber dann sinken zum Beispiel diese HDTA- und HDTB-Werte. Die sinken erheblich. Also das kann dabei sein, dass 30-40 % dieser HDTA- und also diese Temperaturbeständigkeitswerte 30-40 % runtergehen. Jetzt kommt es wieder darauf an, auch da, man muss bei den Datenblättern wirklich überlegen, welchen Bedingungen, egal ob im 3D-Druck oder im Spritzguss, unter welchen Bedingungen wurde wirklich geprüft. wurde im trockenen Bereich geprüft oder wurde im konditionierten Bereich geprüft.

Also hat das Bauteil, gerade so Polyamid, was Wasseraufnahme angeht, hat das, bevor die Prüfung durchgeführt wurde, hat es genug Wasser aufgenommen, sodass man zumindest sagen kann, dass wenn so ein Teil, mal als Beispiel, das ja so, es kommt bei uns aus dem Drucker, dann liegt es am Lager und bis dann mal wirklich dieser Anwendungsfall kommt, liegt das Teil eventuell 30 Tage irgendwo rum, Zeit gehabt, Luftfeuchtigkeit aufzunehmen und hat dann einfach andere Werte, andere mechanische Werte.

Und das muss man alles irgendwie mit berücksichtigen. Und deswegen war nicht davor pauschal, diese Datenblätter, egal, vom wo sie kommen, egal ob vom Spritzkurs, egal ob es ein 3D-Druck, egal ob Thermoplast, Resine, FDM oder wie auch immer, diese Datenblätter alle zu pauschalisieren und dann zu sagen, das funktioniert nicht, sondern wirklich mal sich überlegen, Was brauche ich? Und da muss man manchmal, so blöd wie es klingt, aber auch manchmal einfach mal testen.

Da muss man einfach mal einen Versuch machen. Gegebenfalls auch da, die ein oder anderen haben auch Klimakammern und ähnliches in ihrer Entwicklungsumgebung. Und da muss man einfach so einen Bauteil mal in eine Klimakammer packen, dort konditionieren, entsprechen und dann schauen, wie sich der Werkstoff tatsächlich physikalisch verhält. Und zwar unter den gedruckten Bedingungen. Da mag es dann auch noch sein, dass so was wie eine Druckausrichtung, eine Orientierung, dass die sogar noch Einfluss auf das Ergebnis hat.

Dasselbe ist ja auch beim Spritzguss zum Beispiel. Wenn diese Faserverstärkung je nachdem wie das Bauteil designt ist, ist ja so, dass sich beim Einspritzen mit Fasern in das Werkzeug, dass sich die Fasern in die Fließrichtung bewegen. Das heißt, Wer PH6-GF30 verarbeitet und dann einen schlechten Flow im Werkzeug hat, hat eine extrem starke Faserorientierung. So eine Faserorientierung haben wir auch im 3D-Druck.

Wenn wir jetzt im 3D-Druck mit Fasern, egal ob FDM oder SLS, wir haben ja auch dort eine gewisse Faserschichtorientierung. Also die Fasern legen sich tendenziell ja mehr in die Schichten. was aus 3D-Drucksicht x, y in die Fläche, als in die Z-Richtung in die Höhe. Diese Orientierung, die ist ja auch im Spritzguss da. Da ist halt die Frage immer, wie gut ist beim Einspritzen, wie gut wird dieser Faserverlauf tatsächlich, wie gut kann er vorhergesagt werden und auch da können die Prüfergebnisse, je nachdem, welcher Richtung Kraft einwirkt, kann das… negative Einflüsse auf die Bauteilstabilität haben.

Das heißt, wo ich wirklich immer wieder sage, man muss sich überlegen, wirklich, was ist der Anwendungsfall? Und auch für die, die jetzt nicht sofort sagen, die Datenblätter, die kommen dann, ich habe hier im Spritzkuss ein Datenblatt gefunden, und deswegen ist das alles so. Ja, das sind erst mal grundsätzlich gespritzte Proben. Aber je nachdem, gespritzt, mit welcher Temperatur gespritzt wird, welcher Geschwindigkeit, gerade im Bereich, wenn man noch mal Faserausrichtungen dazu nimmt, wie das Teil designt ist, wo der Anspritzpunkt anfängt, der endet und und und, können diese mechanischen Bauteile, oder die mechanischen Eigenschaften selbst in einem gespritzten Bauteil eventuell nicht erreicht werden.

Oder in einer gewissen Orientierung nicht erreicht werden. Deswegen glaube ich, dass es immer für alle Anwendungsfälle immer, man braucht ein gewisses Wissen, braucht ein gewisses Verständnis für diese Umgebungsvariablen und das versuche ich hier einfach nochmal auch für den 3D-Druck einfach nochmal auch darzustellen. Wir haben auch gewisse Umgebungsvariablen, bei uns ist auch nicht so, dass die Teile immer und in jeder Konstellation gleich rauskommen, sondern wir müssen uns auch Gedanken machen über Orientierung, wir müssen uns Gedanken machen über die die Ausrichtung über Schichten, über den richtigen Werkstoff und und und.

Also auch dort ein FDM gedruckter PH6-GF30 ist nicht das gleiche wie ein spritzgegossener PH6-GF30. Trotz all dem muss man verstehen, also es heißt ja nicht, dass er deswegen nicht anwendbar ist, aber man muss verstehen, welche Vor- Nachteile der hat. Und wenn man in der Belastungsrichtung dort entsprechend berücksichtigt, dass gewisse Dinge nicht funktionieren, aber in einer anderen Richtung schon, dann kann man solche Werkstoffe und auch die Vorteile vom 3D-Druck richtig nutzen.

Was ich auch immer wieder sehe, ist, wir haben ja zum Beispiel eine TG oder TM, also eine Schmelztemperatur oder eine TG, eine Glasübergangstemperatur. Da ist auch einfach, die meisten kennen das gar nicht. Also Schmelztemperatur kriegen noch die meisten hin. Aber was ist eigentlich die Glasübergangstemperatur? Die Glasübergangstemperatur dort erweicht ein Werkstoff. Also ein Kunststoff wird dort weicher.

Ich will das mal mit einem praktischen Beispiel untermauern. Ein Schmelzpunkt, in der Regel bei Kristallinkunststoffen, liegt oder geht relativ schnell. Ich vergleiche das immer mit Wasser und Eis. Also wenn Wasser 0° oder andersrum, ich mache es mal in die Richtung, weil das der bessere Fall ist. Also wir kommen von Minusgraden. Wasser kristallisiert, also es heißt ja auch Eiskristalle, ähnlich wie im Kunststoff.

Ich will es nicht eins zu eins vergleichen, aber es ist mit Sicherheit ein gutes Beispiel, damit man der Theorie folgen kann. Also wir haben kristalline Eiskristalle und wir nähern uns jetzt den Nullgrad. Und nach dem Nullgrad geht es relativ schnell, also minus ein Grad Kristallin plus ein Grad Wasser. Die höchste Dichte hat man Wasser dann so bei vier Grad. Und so ähnlich verhält sich das dann auch im Kunststoff.

Man hat halt ein TM, also eine Schmelztemperatur, und da geht das dann relativ schnell, dass wir von den Crysalin-Bereichen in den flüssigen Bereich übergehen. Es gibt aber auch Werkstoffe, die sich am Amorph verhalten. da ist so ein gutes Beispiel Schokolade oder Kerzenwachs, wird auch dort immer gerne genommen. Schokolade im Kühlschrank hat ein… Also wenn man Schokolade im Kühlschrank legt, das ist für Schokolade unter der TG-Temperatur, also über der Übergangstemperatur, ist durch die Zucker und ähnliche Kristalle, die auch da drin sind, Fett und so weiter, die sehr hart und spröde wirken, hat Schokolade eine sehr hohe Festigkeit.

Und wenn man dann so ein Riegel mal bricht, merkt man auch richtig, da ist keine Bewegung, da ist keine Elastizität drin. Man bricht den Riegel ab und dann macht es knack und dann ist die Schokolade gebrochen. Das kündigt sich auch nicht an. Die macht bis dahin nichts. Sie verbiegt sich nicht, gar nichts. So ähnlich bei Kerzenwachs. Also wenn man Kerzenwachs in einen Kühlschrank legen würde, würde die Kerze auch sehr spröde brechen.

Hat eine hohe Festigkeit erst mal, aber danach. Die ist ja nicht sofort, wenn wir dann irgendwann mal so bei 20 Grad Raumtemperatur angekommen sind. Dann ist sie immer noch sehr fest. Bei 30 Grad wird sie dann schon weicher. Bei 40 Grad wird sie sehr weicher. Und irgendwann so Richtung vielleicht 80 Grad, je nachdem, fängt dann so eine Kerze auch an, so langsam sich zu verflüssigen. Am Ende sieht man das ja auch, wenn eine Kerze brennt. haben den Docht herum einen flüssigen Zustand.

Jetzt ist aber nicht so, dass sie mal ebenso entsteht. Ich denke, das kann sich jeder vorstellen, welche Richtung das geht. Das haben wir bei Kunststoffen also auch. Das heißt, je nachdem geht es nicht nur die Warmformbeständigkeit, HDTA, HDTB, sondern auch gewisse Verhaltensweisen, zum Beispiel eine Glasübergangstemperatur von Werkstoffen, in dem sich Werkstoffe bis dahin sehr sprödbrüchig und fest verhalten und sobald diese Temperatur überschritten ist, das kann über eine lange Temperatur kippen, aber sie werden immer weicher.

Und auch das ist ein Verhalten, das muss man ja wissen. Wenn die Tg eines Werkstoffes sehr niedrig ist, zum Beispiel bei 30 Grad, dann hat man bis dahin ein sehr konstantes Verhalten und ab 30 Grad baut dieses Verhalten stark ab. Und auch solche Sachen, die muss man berücksichtigen bei der Werkstoffauswahl. Und das tun viele nicht, aber viele auch, weil sie das gar nicht kennen. Und dann vielleicht der weitere Schritt. gibt es heutzutage, wir machen ja auch sehr viel im Bereich Resin, also Harze, Harzdrucke.

Da gibt es ja meist auf einer Polyurethan-Basis, Acrylate, Epoxid. Vierte habe ich jetzt gerade nicht. Gibt noch eine. Hab ich jetzt grad nicht parat, will aber auch jetzt hier zu lange beim Denken zuhören, zugucken und wie auch immer. Also es gibt da verschiedene Basen, auf denen die Werkstoffe basieren. Die sind aber alle tendenziell in der Harzbasis gibt es eher eine TG als ein TM. Also Harze schmilzen nicht.

Also die haben keinen flüssigen Übergangszustand, sondern da ist eher wichtig, wo liegt die TG? Die TG ist aber auch nicht so, dass man den Werkstoff danach nicht gebrauchen kann. Es gibt ja zum Beispiel elastische Gummisorten und so was, ein TPU und ähnliches. ist teilweise TG im Minusbereich, Minus 10 Grad. Warum? Weil sie sich danach elastisch verhalten, weil sie sich plastisch verformen lassen.

Und da kommt es dann wieder auf den Vernetzungsgrad an. wie stark sie untereinander vernetzt Das heißt ja nur, dass sie Polymerketten untereinander arbeiten können. Heißt aber noch nicht, dass sie sich bewegen, also dass sie den Platz tauschen, sondern nur, dass sie flexibel werden. Und bei Gummi ist das ja ein absolut gewolltes Verhalten zum Beispiel. Also worauf will ich da hinaus? Man muss einfach Datenblätter vielfältiger lesen. und dann einen passenden Werkstoff.

Also man muss sich überlegen, in der Vergangenheit so ein PA6, warum war der eigentlich genommen? Welches Verhalten wollten wir erreichen? Oder welches Verhalten ist für die Anwendung aktuell gerade wichtig? Und dann mal eins zu eins auf jemanden zukommen, zum Beispiel so wie bei uns, mit dem man dann dieses Verhalten mal diskutieren kann, der dann auch eine gewisse Werkstoffkenntnis hat und dabei helfen kann, den richtigen Werkstoff auszusuchen.

Wir haben ja beinahe knapp 90 gelistete Werkstoffe, nicht nur im 3D-Druck, sondern auch im Vakumguss und Ähnliches. Aber wir haben eine relativ gute Auswahl. Und da wir täglich damit arbeiten, wir auch ein gutes Gefühl dafür, wofür diese Werkstoffe geeignet sind. Und man kann auch dort dann in vielen Fällen, und das zeigt einfach die Vergangenheit, kann man dort ein Pendant finden. was nicht genau so heißt, wo das Datenblatt auch nicht eine 1 zu 1 Kopie zu dem Originalwerkstoff ist, aber wo die relevanten Eigenschaftsfaktoren doch deutlich erreicht werden, so dass die Tests und Testumgebungen verifiziert werden konnten, dass das funktioniert.

Und ich gebe da auch nochmal ein Beispiel. gibt ja, also im PA66 hatte ich ja schon gesagt, hat ein HDTA von je nach Datenblatt zwischen 55 und 65 Grad. Das heißt, da kann theoretisch hoch belastet werden eigentlich nur bis zu diesen Temperaturen. Wir haben im Harzbereich zum Beispiel Werkstoffe, wo dieser HDTA weit über 100 Grad liegt. Wir EPX 150 oder EPX 82, die liegen bei 120 und 142 Grad HDTA.

Das ist schon sehr hoch. Jetzt muss man eine Einschränkung machen, die Zugfestigkeit, Belastung ist alles hoch, aber sie verhalten sich dann tatsächlich auch eher sprödrüchig. Also die Dehnung liegt bei 5%, das ist aber dann auch schon die Bruchdehnung und nicht die Streckdehnung. Das ist ja was, was ich auch noch erklären möchte, ist einfach diese Dehnungswerte. Es gibt einfach eine Biegedehnung, eine Bruchdehnung und eine Streckdehnung.

Und was ist eigentlich der Unterschied? Und darauf sollte man auch achten, diese Dehnung, da steht dann irgendwas mit Dehnung, aber jeder Hersteller hat wieder, der eine macht die Streckdehnung, der andere liefert die Bruchdehnung, der andere die Biegedehnung. Jetzt kann man diese Werte nicht einfach mischen. Und auch da muss man überlegen, sind die, je nach Werkstoff, in einem konditionierten oder in einem trockenen Werkstoff?

Weil auch dann sich diese Werte extrem unterscheiden. Und da … sehe ich einfach immer wieder auch im Spritzkurs, dass manche Hersteller einfach die höchsten, bestmöglichen Werte, also dass der Wert so gut wie möglich erscheint, angeben und dann einfach sich einen Test raussuchen, wo sie sagen, ja hier haben wir einen schönen hohen Wert und deswegen kommt er ins Datenblatt. Und hier der Wert ist auch ganz toll, deswegen kommt er ins Datenblatt.

Der wird dann immer unterschieden oder eben nicht unterschieden zwischen wir sind konditioniert oder nicht konditioniert, sondern es ist ein toller Wert, den erreichen wir auch unter gewissen Bedingungen und dann kommt er ins Datenblatt. Also Streckdehnung. Die Streckdehnung ist der, genauso wie im Stahl, das kann man davon ableiten, ist der elastische Bereich, in dem man ein Bauteil belasten kann.

Dort dehnt sich das Bauteil. Und in dem Moment, wo ich die Spannung runternehme, also die Belastung vom Bauteil runternehme, geht das Bauteil zurück in seinen Ausgangszustand. Ein Teil mit einer extrem hohen Streckdehnung ist das, was jeder kennt, ein Gummiband. Ich kann ein Gummiband belasten mit einer gewissen Kraft und das dehnt sich auf das Zweifache, das Dreifache, das Vierfache seiner ursprünglichen Länge.

Und wenn ich die Kraft runternehme, egal, beim Gummiband ist die Kraft natürlich nicht besonders groß, aber die Dehnung. Und wenn ich die Kraft drunter nehme, das Gummiband zurück in seine Ausgangsform. Das heißt, das ist ja eigentlich die Dehnung, die man eigentlich bei den Bauteilen haben möchte und braucht. Das ist ja eigentlich die interessante Dehnung. Die Bruchdehnung, das ist eigentlich die Dehnung, bei der das Bauteil komplett versagt hat.

Die kann aber deutlich höher liegen. Das hat eigentlich nur etwas mit dem Fließverhalten während der Zugprobe zu tun, dass das Material Zeit hat zu fließen. Und dieses Vliesverhalten, das hat eher was mit Elastizität von einem Werkstoff zu tun. Also für die, die sich im Stahl ein bisschen auskennen, auch da, es gibt ja niedrig legierte Stähle, die dann eher ein hohes Vliesverhalten zeigen. Das ist dann diese RP02-Linie.

Oder halt hochfeste Werkstoffe, gehärtete Werkstoffe, die dann auch eher sprödebrechen und tatsächlich nicht so ein wahnsinnig gutes Kriechverhalten haben. Das Gleiche ist im Kunststoffe im Prinzip genau das Gleiche. Also es gibt Werkstoffe oder Kunststoffe, bei denen dieses Fließverhalten irgendwann stattfindet und danach fangen die Bauteile im Prinzip, also wenn diese Elastizitätsgrenze überschritten wurde, fängt der Werkstoff im Mikrobereich eigentlich schon an, sich selbst zu zerlegen oder Mikroketten zu zerstören.

Und die Belastung danach ist eigentlich geringer. Und wenn man diesen Punkt überschritten hat, wird dauerhaft einfach das zum Bauteilversagen führen. Das heißt, diese Bruchdehnung, die oft angegeben wird, das ist nicht die Dehnung, wo das Bauteil tatsächlich belastet werden kann, beziehungsweise dass man sagt, ja, ich kann bis 40 Prozent zum Beispiel das Bauteil dehnen und dann die Kraft loslassen und dann geht das wieder zurück.

Wenn so ein Werkstoff 40 Prozent hat, dann ist die Streckdehnung vielleicht bei zwei bis fünf Prozent oder so was. Also auch das wirklich hingucken, was für eine Dehnung findet man vor, wie muss man die Dehnung für diesen Werkstoff interpretieren, wie ist er analysiert worden. trocken, konditioniert oder was auch immer. Und auch da Harz basiert. Harze, also alles was wir im MSLA, DLS und ähnliches sind Harze tendenziell eher, wenn man das mit Stahl vergleicht, eher so in diesem gehärteten Bereich.

Mit einem spröderen Verhalten, mit einer hohen Vernetzungsrate, wenig Elastizität, dann gibt es natürlich Additive, auch die haben wir, unser DL902 auf der Photocentric zum Beispiel oder unser RPU 130 auf der Carbon, die schmeißt man vor die Wand, die brechen nicht mehr so wie es früher mal war, sondern die verhalten sich teilweise wirklich wie ein echtes Polyamid oder teilweise sogar wie ein Polypropylen. die einfach auch eine Dehnung mitbringen, wo man Klipverschlüsse, wo man Filmschaniere mit herstellen kann, die dann auch klipsen und nicht kaputtgehen.

Die brechen halt nicht mehr so, wie man das üblicherweise kennt. Deswegen sage ich ja, nur weil dieser Werkstoff nicht bekannt ist und vielleicht nicht dem Original entspricht. Wir haben in vielen Bereichen für einen Polypropylen einen Ersatz im 3D-Druck. Wir haben für einen PA6 einen Ersatz im 3D-Druck. Wir haben für einen PA6-GF30 vielleicht nicht zwingend einen Ersatz im 3D-Druck, aber einen Vakuumguss.

Also wir haben bei uns, wir haben Faser gefüllt mit 25 % echte Glasfaser im Werkstoff. Da wir im Vakuumguss durchaus PA6-Teile simulieren, PA6-GF30-Teile, die wirklich eine ähnliche HDTA, oder zumindest Näherungsweise eine HDTA haben, eine Festigkeit, die genauso dahin kommt, wo ein PH6 GF30 ist und und und. Das heißt, ist ja das, wo ich mich immer mit beschäftige und wo ich mein Business sehe, ist tatsächlich auch nicht nur einfach zu sagen, wir machen 3D-Druck, sondern wir beraten dazu, dass wir auch eine Anwendung, ein Material und einen Prozess finden. mit dem die spätere zukünftige Serienanwendung tatsächlich abbildbar ist.

Was Oberflächen angeht, was Stabilität angeht, was Elasticität, egal was gesucht wird. Ich versuche immer dort ein Pendant zu finden. Das heißt nicht, dass wir immer eins haben. Wir haben ja auch keine eierlegende Wollmilchsäue und ein Prozess ist für alles gut. Das ist aber auch noch mal so ein Nebeneffekt. Warum haben wir eigentlich so viele Materialien, Werkstoffe, Prozesse? Weil ich nicht glaube und auch Das heißt nicht nur, nicht glaube, sondern weil ich weiß, dass nur FDM, nur SLS oder nur irgendwie ein, zwei Werkstoffe einfach nicht funktionieren für die Vielzahl an Anwendungen, da draußen sind.

Und der letzte Punkt zu den Datenblättern ist, wir haben ja in der Medizintechnik oder in Luftfahrt, das sind ja schon hoch zertifizierte Prozesse und selbst auch im Automobil. Sind da ja Sachen… mit 3D-Drucktechnik im Einsatz, die unter hohen Maßstäben der Reproduzierbarkeit, der Festigkeit und der Stabilität und Prozesssicherheit und Ähnlichem, all diese Dinge müssen ja gegeben sein, damit in der Medizintechnik, Gelenke, Hüftgelenke, Zahnersatz und alles, was es so im medizinischen Bereich tatsächlich gibt, dass diese Sachen zur Anwendung kommen.

Also grundsätzlich. wenn man die richtigen Gedanken davor gemacht hat, wenn man sich den Prozess angeschaut hat, weiß, welche Eigenschaften man braucht. Es besteht hier die Möglichkeit, im 3D-Druck etwas daraus zu bekommen, was all diese Kriterien erfüllt. Das ist ja nicht so, dass das nur ein reines Prototyping-Verfahren ist, sondern wir machen ja heute auch schon knapp 80 Prozent unseres Umsatzes in irgendeiner Form Endanwendungen oder Serien.

Da kommen noch 10 Prozent seriener Prototypen dazu und dann sind es nur noch 10 Prozent, circa normale Prototypen, einfach nur, weil die Leute keinen Drucker haben oder solche Dinge. Die meisten haben ja schon bei sich im Unternehmen in der Entwicklung so einen FDM Drucker und diese mal eben Anschauungsmodelle und mal eben gucken, ob das maßlich so weit hinkommt, das machen wir ja gar nicht mehr.

Aus der Sicht ist für uns immer relevanter, dass wir wirklich serien… Eigenschaften erfüllen. Und das geht einfach nur, wenn man die Werkstoffe versteht, die Datenblätter richtig interpretiert, die Anforderungen richtig analysiert und nicht nur einfach sagt, ich brauche den Werkstoff, sondern sich selber die Frage stellt, warum brauche ich den? Und brauche ich ihn wirklich oder war das in der Vergangenheit einfach nur da?

Also, so wie ich es anfangs erzählte, diese Situation mit einem Spritzgießer, die wir immer hatten, mit einem Kunden. dass er sagt, ja, war einfach das Material, das wurde einfach genommen, weil es da war, weil es günstig war, weil derjenige, der das Spritz gegossen hat, das einfach immer auf der Maschine hatte, weil der es im Silo verarbeitet hat, weil der… Und die Eigenschaften eigentlich nie gebraucht wurden.

Sie haben aber immer funktioniert, also hat es niemand hinterfragt. Und je weiter es geht, heute ist es, diesen 3D-Druck, diesen Wandel mitmachen zu können, den Mehrwert… von 3D-Druck richtig nutzen zu können, ist es einfach wichtig, dass man sich wirklich mit seinen eigenen Anforderungen beschäftigt, analysiert, was man wirklich braucht und dann diese Anforderungen auch richtig formuliert, mit uns zusammen diesen Prozess durchgeht und dann auch zu einer Aussage auch von uns kommt.

Ich hab das Gefühl, das und das wird funktionieren oder … es gibt auch hier und da die Situation, wo ich sage … sorry, für diesen Fall, das ist so speziell, … da gibt es im 3D-Druck im Moment noch kein Pendant. Das ist einfach so. Dann ist diese Technologie, ist ja auch nicht für alles gut … und alles in der Welt wird 3D gedruckt und und und, … … sondern muss man ehrlich sein, muss man sich ehrlich machen … und das tue ich auch und das tun wir auch.

Und ja. Da hoffe ich einfach in dieser Folge wirklich noch mal eine Menge Input gegeben zu haben, über was man sich wirklich in Anwendungstechnik Gedanken machen sollte, vom 3D-Druck zu profitieren und von diesen Möglichkeiten zu profitieren. Das bedingt aber, dass man von seinem Forderung einfach nur nach einem Werkstoff zu fragen, mal Abstand nimmt, sich distanziert und dann mehr die Frage stellt.

Was habe ich eigentlich für Anforderungen? Und wer diesen Weg geht und sich damit den technischen Datenblättern, seinen Anforderungen und sowas, man wirklich beschäftigt und nicht einfach sagt, ich brauche dann eins zu eins, sondern eigentlich brauche ich von diesem Werkstoff nur diese drei Dinge, meinetwegen eine erhöhte Festigkeit oder ich brauche eine erhöhte Temperaturbeständigkeit oder ich brauche ein steifes Bauteil und kein elastisches oder was auch immer.

Dann kommt man eigentlich auch zu dem Punkt, dass man dann schauen kann, ok, welches Produkt im Bereich 3D-Druck Liefert mir die Oberflächen, ich brauche, liefert mir die mechanischen Werte, ich brauche, liefert Temperaturbeständigkeiten, chemische Beständigkeiten, was auch immer. Und dann haben wir einen Anfang, wo man sagen kann, hier steigt man ein, dort macht man dann seine Tests und dann kann man auch wirklich vom 3D-Druck profitieren.

Aus der Sicht freut mich, wenn du bis hier hin wieder zugehört hast und ich dir irgendwas mitgeben konnte und vielleicht eine oder andere Anregung mitgeben konnte. Und ja. Aus der Sicht würde ich sagen, vielen Dank und wir hören uns beim nächsten Mal.