PLA Carbon - hier kommt die Verstärkung
Was sind die Eigenschaften von PLA Carbon und wofür wird es eingesetzt
Zwei Materialvorteile verbindet PLA Carbon in sich: die sehr gute Druckbarkeit von PLA mit der hohen Festigkeit eines Carbonverstärkten Materials. Das Material ist jedoch sehr spröde und temperaturanfällig. Die extrem gute Druckbarkeit von PLA Carbon macht es trotzdem zu dem beliebtesten Druckmaterial für den 3D-Druck. Das gilt vor allem für sehr grosse Bauteile, aufgrund des geringen Verzugs und vergleichsweise niedrigen Schmelztemperatur. Die geringe Belastbarkeit von PLA wird mit der Carbon-Verstärkung behoben, weil sich die Carbon-Fasern als Schichten sauber miteinander verbinden lassen. Teile aus PLA-Carbon sind strukturell belastbar und bieten sich für tragende, und wie bereits erwähnt, grosse Bauteile mit hoher Massgenauigkeit, an. PLA Carbon ist sehr abriebfest und zudem schirmt es Radiowellen ab.
3-5 Werktage
Die angegebene Lieferzeit entspricht dem Standard für Einzelteile. Je nach Produktionsauslastung, Stückzahl und Grösse des Bauteils können andere Lieferzeiten gelten. Die aktuellen Lieferzeiten kommunizieren wir Ihnen aber vor Auftragsstart.
Vorgaben für PLA Carbon 3D-Druck
Mindestwandstärke: 1 mm
Kleinstes Detail: 0.3 mm
Maximale Druckgrösse:
350 x 350 x 600 mm
Genauigkeit: 0.2% min ±0.3 mm
Schnelldruck mit PLA Carbon 3D-Druck
Priority: Regeln für den Priority 3D-Druck: Die angegebenen 48 Stunden gelten von jeweils 12.00 Uhr und nur an Werktagen (Montag-Freitag). Wenn die Bestellung vor 12.00 Uhr eingeht, wird das Bauteil bis zum übernächsten Werktag 12.00 Uhr fertiggestellt. In diesen 48 Stunden ist nur die Fertigungszeit enthalten und gilt somit ohne Versandzeit. Wir versenden alle Produkte mit A-Post. Etwaige Nachbearbeitungen verlängern die Lieferzeit entsprechend. In diesem Falle halten wir mit Ihnen Rücksprache.
Maximal 200 x 200 x 200 mm
Fertigung in 48 Stunden
Aufschlag: 30 % des Teilepreises mindestens CHF 50.00
Express: Regeln für den Express 3D-Druck: Die angegebenen 24 Stunden gelten von jeweils 12.00 Uhr und nur an Werktagen (Montag-Freitag). Wenn die Bestellung vor 12.00 Uhr eingeht, wird das Bauteil bis zum nächsten Werktag 12.00 Uhr fertiggestellt. In diesen 24 Stunden ist nur die Fertigungszeit enthalten und gilt somit ohne Versandzeit. Wir versenden alle Produkte mit A-Post. Etwaige Nachbearbeitungen verlängern die Lieferzeit entsprechend. Priority-Bestellungen können aufgrund des Volumens, der Anzahl oder Komplexität abgelehnt werden. In diesem Falle halten wir mit Ihnen Rücksprache.
Maximal 150 x 150 x 150 mm
Fertigung in 24 Stunden
Aufschlag: 100 % des Teilepreises mindestens CHF 100.00
Vor- und Nachteile von PLA Carbon 3D-Druck
- Sehr sauber im Druck
- Grosse Bauteile ohne Verzug möglich
- Hohe Massgenauigkeit
- Sehr steif
- Höhere Temperaturfestigkeit als PLA
- Abriebfest
- Witterungsbeständig
- Niedrige Auflösung durch FDM Druck
- Temperaturanfälliger als technische Materialien
- Abrasiv
- Nicht flexibel (kein Schnapp oder Klick)
Anwendungsbeispiele für PLA Carbon 3D-Druck
- Tragende Bauteile wie Halter
- Stossfeste Gehäuse
- Verwendungsbauteile
- Greifer
Beispiel-Bauteile Tough PLA 3D-Druck
Was ist das FDM 3D-Druck Verfahren?
«Fused Deposition Modeling», abgekürzt FDM bedeutet frei übersetzt: geschmolzener Schichtaufbau. FDM ist eine der ältesten und einfachsten 3D-Druck Technologien. FDM-Bauteile zeichnen sich durch einen ausgeprägten Schichtaufbau (Engl. layer) aus. «Fused Deposition Modeling» ist ein eingetragener Markenname der sich im Markt etabliert hat, ein neutralerer Begriff für dieselbe Technologie ist das FFF «Fused Filament Fabrication».
Zug- und Bruchfestigkeit
Die Schichten des Druckteils sind von Auge sichtbar und die Festigkeit in Aufbaurichtung wird durch die Haftung der Schichten aufeinander bestimmt. Die Festigkeit verringert sich deshalb auch in Aufbaurichtung. Denn die untere Schicht ist bereits vollständig erhärtet, während die nächste gedruckt wird. Darum schmilzt sie nur bedingt an den letzten Layer an. Das führt dazu, dass die Zug- und Bruchfestigkeit des Bauteils in Aufbaurichtung nur etwa 40 % der Zugfestigkeit des Bauteils in x/y- Richtung entspricht. Da Flächen aus nebeneinandergelegten Materialbahnen bestehen, ist ebenso eine Verminderung der Zugfestigkeit gegeben. Deshalb haben FDM-Bauteile nur etwa 70 % der Zugfestigkeit des eigentlichen genutzten Kunststoffmaterials.
Infill mit Wabenstrukturen
Mit FDM 3D-Druck ist es möglich, einen geschlossenen Hohlraum zu fertigen. FDM-Bauteile werden meist nicht als Vollmaterial-Modelle gefertigt, sondern mit einem sogenannten «Infill» von 20-30 % des Volumens. Im Inneren bestehen die Bauteile dann aus wabenförmigen Strukturen.
Echte Materialien beim FDM 3D-Druck Verfahren
Zudem werden alle Materialien «unverfälscht» durch Schmelzen aufgebracht, was die direkte Anwendung bekannter technischer Materialien ermöglicht. Die meisten thermoplastischen Materialien eignen sich zum FDM Druck, somit kann man die grosse Vielzahl der Spritzgussmaterialien ebenfalls für den 3D-Druck verwenden. Andere 3D-Druckverfahren nutzen oft «verwandte» Materialien, die ähnliche oder annähernde Eigenschaften haben, wie das gewünschte Material.
Wie funktioniert der FDM 3D-Druck?
Das 3D-Modell eines Bauteils wird in eine «Slicing Software» geladen. In diesem Programm wird der Maschinencode erzeugt. Dafür wird das Bauteil in Schichten von 0.1-0.3 mm zerlegt. Der Verfahrweg des Druckkopfes wird nun automatisiert geschrieben. Dabei «zeichnet» der Druckkopf die Aussenkontur des Bauteils und füllt die Stellen aus, die solide sein sollen. Die Software erzeugt eine Datei, die den Fahrweg des Druckkopfes sowie weitere Informationen, wie zum Beispiel die benötigte Schmelztemperatur des Materials, beinhaltet. Der fertige Code wird an den 3D-Drucker gesendet.
Filament
Als Druckmaterial wird ein Kunststoffdraht durch einen Vorschub in den Druckkopf gepresst. Der Kunststoffdraht, auch Filament genannt, wird auf die eingestellte Schmelztemperatur erhitzt, damit er zähflüssig wird. Diese genaue Temperatureinstellung sorgt dafür, dass das aufgetragene Material nicht wegfliesst und bereits nach wenigen Sekunden nach dem Auftragen aushärtet. Die zähflüssige Masse wird durch das nachrückende Material aus dem Druckkopf gepresst. Dieser Vorgang ist genau auf die Bewegung des Druckkopfes kalibriert, sodass dieser eine gleichmässige Materiallinie auslegt. Das wird so lange ausgeführt, bis die Schicht fertig ist. Danach fährt der Druckkopf um die eingestellte Schichtstärke nach oben und repetiert den Vorgang mit den Daten der nächsten Schicht. Dadurch entsteht die für den 3D-Druck typische Schichtbauweise.
Schrägen, Treppen und Stützen
Sind Schrägen am Bauteil vorgesehen, sehen sie an der Oberfläche aus, wie Treppenstufen. Je flacher der Winkel von der xy-Ebene abweicht, desto sichtbarer und länger sind die Treppenstufen. Aufgrund der waagrechten Ablegung der Schichten ist ein Überhang von mehr als 45° nur mit Stützmaterial druckbar. Die Stützen werden von der «Slicing Software» gleich mitprogrammiert und gefertigt, sodass ein Untergrund für die Layer entsteht. Komplexe Formen zu drucken ist dank wasserlöslichen Materialien, für den Druck der Stützbauten, möglich. Die Stützen werden nach dem Druck einfach in einem Wasserbad ausgespült.
Verfügbare Farben
- Antrazit
Verfügbare Nachbearbeitungen
Lackieren
Fast alle Materialien lassen sich lackieren. Dabei bieten wir verschiedene Finishing-Stufen an:
- Spray Paint Farbe direkt auf dem Bauteil ohne Vorbehandlung. Baustufen weiterhin sichtbar
- Grundiert Geschliffen und gespachtelt, glatte Oberfläche mit Grundierung zum Lackieren
- High Gloss (Industriequalität) glatte Hochglanzoberfläche, spiegelnd
- Mattlack (Industriequalität) glatte Mattlackoberfläche
- Softtouch Besonders weiches Gefühl in der Haptik, Bauteil glatt und ohne Baustufen, matt und lichtschluckend
- Abschirmlack (EMV) elektromagnetisch abschirmender Lack, Baustufen nicht sichtbar, glatt
- Strukturlackierung Lack mit eingebrachter Oberflächenstruktur z.B. Hammerlack, Baustufen nicht sichtbar
Ob sich ein Bauteil zur Lackierung eignet, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Wir können auch hochkomplexe Modelle und organische Formen lackieren. Für die hochqualitative Lackierungen müssen die Bauteile vorher geschliffen werden. Das heisst, das Bauteil muss von Hand schleifbar sein.
Tipp: Alle Öffnungen, in die man nicht mindestens einen Daumen hineinbekommt, können wir nicht schleifen und nicht lackieren.
Gerade bei 3D Druck Bauteilen ist die Vorbereitung der Oberfläche für die Lackierung besonders wichtig. Die stark sichtbaren Stufen müssen für Hochglanzlackierungen und andere glatte «finishes» zuerst geschliffen, dann mit Spachtelmasse und Flüssigfüller geglättet und zuletzt mit mehreren Farbschichten auf die Endoberfläche und Farbe veredelt werden. Bei Hochglanzlackierungen wird am Ende eine Klarlackschicht aufgetragen und poliert. Um eine abriebfeste und dauerhafte Lackierung zu gewährleisten, ist die Bindung der Lackschichten an das Material ausschlaggebend.
Epoxy-Polieren
FDM Materialien lassen sich meist nicht polieren. Die Epoxypolitur ist ein Weg dennoch ein glattes glänzendes Bauteil zu erhalten. Dazu wird das Bauteil nach der Fertigung von Hand mit einem dickflüssigen transparenten Epoxyharz eingepinselt. Das Epoxyharz zieht sich beim Trocknen glatt, wodurch eine glänzende Oberfläche entsteht. Die originale Oberfläche mit dem Drucklayer-Muster ist weiterhin durch die transparente Schicht zu sehen.
Ein Plus dieser Nachbearbeitung ist: das Bauteil ist nach der Behandlung wasserdicht und chemisch abgetrennt.
Fügen und Kleben
Modelle, die für unsere Baugrössen zu gross sind, fügen und kleben wir für Sie gerne zusammen. Das Bauteil wird dazu puzzleartig geschnitten und mit Zweikomponenten-Kleber dauerhaft und zuverlässig zusammengeklebt. Grosse Bauteile oder montierte Baugruppen können auf diese Weise mit kleinem Aufwand hergestellt werden.
Die Klebestellen bleiben dabei deutlich sichtbar. Wir empfehlen daher, falls die Optik eine Rolle spielt, dies mit einer Lackierung zu kombinieren um die Klebestellen zu überdecken.
Polieren (Gleitschleifen)
Das Bauteil wird in eine Trommel mit kleinen Steinen gegeben, diese verdichten die Oberfläche durch die Vibration der Trommel, bis das Bauteil glatt ist. Die Oberfläche bleibt dabei optisch bis zu einem gewissen Grad erhalten (granular bei SLS, Baustufen bei FDM), fühlt sich aber glatt an.
Was bei polierten Modellen zu beachten ist:
- Bauteile benötigen ein Mindestabmass von 9 x 9 x 9 mm
- Nur Aussenseite des Models kann poliert werden
- Polieren (Gleitschleifen) trägt ca. 0,1 mm des Materials vom Bauteil ab, was bei der Auslegung des Bauteils beachtet werden sollte
- Kanten runden durch diese Art der Politur leicht ab
- Kleine Details können bei der Politur verschwinden
- Dieser benötigt zwei extra Werktage zur angezeigten Lieferzeit
- Nach dem Polieren werden weisse Teile etwas dunkler
Mechanische Nachbearbeitung
Das Material ist das richtige aber die Toleranzen reichen nicht? Benötigen Sie eingeschnittene Gewinde oder eingesetzte Gewindebuchsen? Wir bearbeiten Ihr Bauteil mechanisch auf Fertigmass und fügen für Sie Gewindebuchsen und Einsätze nach Ihren Vorgaben ein. Die mechanische Nacharbeit kann nicht automatisiert berechnet werden.
Richten Sie Ihre Preisanfrage via Kontaktformular an uns.
Schleifen und Sandstrahlen
Gesandstrahlte Bauteile weisen eine leicht raue aber sehr ebenmässige Oberfläche auf. Alle Teile werden dabei von Hand geschliffen, um die Baustufen zu entfernen. Anschliessend werden sie gesandstrahlt.
Was zu beachten ist:
- Mindestabmasse von 10 x 10 x 10 mm
- Nur von Hand zugängliche Bereiche können geschliffen werden
- Die Nachbearbeitung wird an allen Flächen etwa 0,2 mm Material wegnehmen – extra Wandstärke einplanen
- Kleine Details können während dieses Prozesses verschwinden
- Der Service benötigt zwei extra Werktage zur Lieferzeit
Allgemeine Eigenschaften
| Eigenschaft | Testmethode | Wert |
| Dichte | ISO1183, GB/T1033 | 1.2 g/cm³ |
| Schmelzpunkt | SO 3146-C | 180-200 C |
| Lichtübertragung | N/A | N/A |
| Flammhemmung | N/A | N/A |
| Feuchtigkeitsaufnahme | 70%RH – 23°C | N/A |
Mechanische Eigenschaften des gedruckten Models
| Eigenschaft | Testmethode | Wert |
| Elastizitätsmodul (X-Y) | ISO 527, GB/T 1040 | 7120 MPA |
| Elastizitätsmodul (Z) | ISO 527, GB/T 1040 | N/A |
| Zugfestigkeit (X-Y) | ISO 527, GB/T 1040 | 65 MPA |
| Zugfestigkeit (Z) | ISO 527, GB/T 1040 | N/A |
| Bruchdehnung (X-Y) | ISO 527, GB/T 1040 | 2.5 % |
| Bruchdehnung (Z) | ISO 527, GB/T 1040 | N/A |
| Biegemodul (X-Y) | ISO 178, GB/T 9341 | N/A |
| Biegemodul (Z) | ISO 178, GB/T 9341 | N/A |
| Biegefestigkeit (X-Y) | ISO 178, GB/T 9341 | 58 MPA |
| Biegefestigkeit (Z) | ISO 178, GB/T 9341 | N/A |
| Schlagzähigkeit (Charpy X-Y) | ISO 179, GB/T 1043 | 4.6 kj/m² |
| Schlagzähigkeit (Charpy Z) | ISO 179, GB/T 1043 | N/A |
Thermische Eigenschaften
| Eigenschaft | Testmethode | Wert |
| Glasübergangstemperatur | DSC, 10°C/min | N/A |
| Schmelztemperatur | DSC, 10°C/min | N/A |
| Kristallisationstemperatur | DSC, 10°C/min | N/A |
| Zersetzungstemperatur | TGA, 20°C/min | N/A |
| Vicat-Erweichungstemperatur | ISO 306, GB/T 1633 | N/A |
| Wärmeformbeständigkeit | ISO 75 1.8MPa | 115 C |
| Wärmeformbeständigkeit | ISO 75 0.45MPa | N/A |
| Wärmeleitfähigkeit | N/A | N/A |
| Wärmeschrumpfrate | N/A | 0.2 % |