In vielen industriellen Anwendungen stossen konventionelle 3D-Druckmaterialien an ihre Grenzen, insbesondere dann, wenn Bauteile hohen Temperaturen standhalten müssen. Ob in der Automobil-, Luftfahrt- oder Elektronikbranche: Hitzebeständige Werkstoffe sind der Schlüssel zu funktionalen Prototypen und Endanwendungen unter anspruchsvollen Bedingungen.

Bei der CHANGE3D GmbH bieten wir eine Auswahl an Hochtemperaturmaterialien für verschiedene 3D-Druckverfahren an. In diesem Beitrag vergleichen wir die gängigsten Materialien und erklären, worauf es bei der Auswahl ankommt.

Was bedeutet „hitzebeständig“?

Die Hitzebeständigkeit eines Materials wird oft über die sogenannte Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT – Heat Deflection Temperature) definiert. Diese wird gemäß der Norm ASTM D 648 ermittelt: Dabei wird ein genormter Prüfkörper unter definierter Last (meist 0.45 MPa oder 1.8 MPa) erwärmt. Die Temperatur, bei der sich das Material um 0.25 mm durchbiegt, gilt als HDT.

Diese Methode erlaubt einen praxisnahen Vergleich zwischen Materialien und ist besonders relevant für Anwendungen, bei denen mechanische Lasten und Hitze gleichzeitig auftreten.

Übersicht: Hitzebeständige Materialien bei CHANGE3D

High Temp Resin (SLA)

• Verfahren: Stereolithografie (SLA)
• HDT (bei 0.45 MPa): 238 °C
• Beschreibung: Ein hochtemperatur Harz, welches nach dem Druck extra in einem Ofen nachgehärtet wird.
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Vorteile	Nachteile
Hohe Massgenauigkeit durch SLA-Druck	Spröder als thermoplastische Werkstoffe
Sehr glatte Oberflächen	Geringe Schlagzähigkeit
Ideal für Spritzgusswerkzeuge, Vorrichtungen, Lötmasken	UV-Empfindlichkeit (Dem kann mit UV-Schutzlack entgegengewirkt werden)

DuraForm® HST (SLS)

• Verfahren: Selective Laser Sinterung (SLS)
• HDT (bei 0.45 MPa): 184 °C
• Beschreibung: Ein naturfaserverstärktes Nylon-12-Material mit hoher Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit.
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Vorteile	Nachteile
Hohe Dimensionsstabilität	Spröder als ungefüllte Kunststoffe
Sehr gute mechanische Eigenschaften	Etwas rauere Oberfläche durch Faseranteil
Ideal für funktionsfähige Prototypen und Serienbauteile in technischen Anwendungen

Alumide (SLS)

• Verfahren: Selective Laser Sinterung (SLS)
• HDT (bei 0.45 MPa): 175 °C
• Beschreibung: Ein Polyamid 12 mit eingebetteten Aluminiumpartikeln das thermoplastische Eigenschaften mit Metalloptik kombiniert.
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Vorteile	Nachteile
Erhöhte Wärmeleitfähigkeit	Eingeschränkte mechanische Belastbarkeit bei dynamischer Beanspruchung
Metallisch anmutende Oberfläche	Geringere Wärmeformbeständigkeit als DuraForm HST
Gute Formstabilität, geringe Verformung beim Drucken

Ultem (FDM)

• Verfahren: Fused Deposition Modeling (FDM)
• HDT (bei 0.45 MPa): 214 °C
• Beschreibung: Ein Hochleistungskunststoff der sich durch eine hohe Zugfestigkeit sowie breite chemische Beständigkeit und eine ausgezeichnete thermische Stabilität auszeichnet.
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Vorteile	Nachteile
Sehr gute chemische Beständigkeit	Hohe Drucktemperaturen (>350 °C) erforderlich
Flammhemmend (UL94 V-0)	Kostenintensiv (Produktions- als auch Materialkosten)
Biokompatibel (je nach Typ)	Aufgrund des FDM Verfahrens sind Schichten sichtbar und kommen Stützstrukturen zum Einsatz

Anwendungshinweise und Auswahlhilfe

Die Auswahl des passenden Materials hängt nicht nur von der Temperaturbeständigkeit ab, sondern auch von:

• Mechanischen Anforderungen (Zugfestigkeit, Steifigkeit)
• Chemikalienbeständigkeit
• Oberflächenqualität
• Verfügbarkeit im gewünschten Druckverfahren

Für präzise Anwendungen bei geringer Stückzahl ist High Temp Resin ideal. Ultem kommen dann zum Einsatz, wenn extreme thermische und chemische Belastungen bestehen. Bei Serienbauteilen mit Anforderungen an Steifigkeit und Temperatur sind DuraForm HST und Alumide hervorragende Alternativen.

Fazit

Ob Funktionsprototyp oder Serienteil im Hochtemperaturumfeld – moderne 3D-Druckmaterialien wie High Temp Resin, Ultem, Alumide oder DuraForm HST eröffnen völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Bei der CHANGE3D GmbH beraten wir Sie kompetent zur Auswahl des passenden Werkstoffs und liefern hochpräzise Bauteile aus unterschiedlichsten Fertigungsverfahren.

Kontaktieren Sie uns – wir finden die ideale Lösung für Ihre thermisch beanspruchten Anwendungen.