Chemische Nachbehandlung
Eingangsinformationen
Ausgangsinformationen
- Materialabhängige Empfehlung chemischer Nachbehandlungsmethoden
- Ergebnisse der Erprobung diverser Methoden
Der zweite Teil der Nachbearbeitungsmethoden behandelt mögliche chemische Verfahren, mittels welcher die Oberflächenbeschaffenheit von Bauteilen verbessert wird. Ziel dieses Arbeitspaketes ist das Identifizieren von geeigneten Stoffen und Methoden, deren Auswirkung auf die Optik unterschiedlicher Materialien zu bewerten und die daraus resultierende Maßhaltigkeit zu dokumentieren. Weiter ist der Gewinn eines fundierten Verständnisses, auf welche Weise sich die unterschiedlichen chemischen Nachbehandlungen auf die Qualität der gedruckten Teile auswirken, zu untersuchen. Der Beginn der Bearbeitung dieser Untersuchung besteht darin, eine umfassende Recherche möglicher Chemikalien durchzuführen, wie diese auf das Bauteil aufzutragen sind und welche Sicherheitsaspekte dabei zu beachten sind. Anschließend an die Recherche werden drei technisch mögliche Methoden im Praxistest erprobt. Ziel hierbei ist es, die ausgewählten Methoden an repräsentativen 3D-gedruckten Bauteilen unterschiedlichen Materialtyps anzuwenden. So können die Eignung und Effektivität in Bezug auf die Verbesserung der Optik der Oberfläche bewertet werden. Weiterhin ist auch die Maßhaltigkeit zu betrachten.
Chemische Nachbearbeitungsmethoden von FDM-3D-gedruckten Teilen - Recherche
Das chemische Glätten ist eine verbreitete Nachbearbeitungstechnik für 3D-gedruckte Teile, die mit dem Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahren hergestellt wurden. Ziel dieses Prozesses ist es, die Oberflächenqualität der Teile zu verbessern, indem sichtbare Schichtlinien minimiert und die Haptik sowie die optische Erscheinung optimiert werden. Durch den Einsatz spezifischer Lösungsmittel können die äußeren Schichten des Materials gezielt angelöst werden, was vermutlich zu einer glatten, glänzenden Oberfläche führt. Dieser Ansatz eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen Ästhetik und Funktionalität gefragt sind [171]. Die Methode wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, von der Herstellung ästhetisch ansprechender Prototypen bis hin zu funktionalen Teilen, die eine verbesserte Leistung erfordern. Trotz der Vorteile birgt das chemische Glätten Risiken, darunter die potenzielle Schwächung der Materialstruktur oder die Freisetzung gesundheitsschädlicher Dämpfe, weshalb die Wahl der geeigneten Chemikalien und die genaue Analyse ihrer Wirkung auf unterschiedliche Materialien von entscheidender Bedeutung sind [172][173].
Wahl der Chemikalien und erwartetes Verhalten
Für dieses Experiment wurden drei Chemikalien ausgewählt: Aceton, Dichlormethan (DCM) und Tetrahydrofuran (THF). Diese Stoffe wurden aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Eigenschaften und ihrer potenziellen Wirkung auf die getesteten Materialien ausgewählt, nämlich PETG, PLA und GreenTEC Pro. Die Auswahl der Chemikalien basiert auf ihrer Verfügbarkeit, ihrem bekannten Einsatz in ähnlichen Prozessen und ihrer chemischen Interaktion mit polymeren Materialien [174][175].
| Aceton | Aceton ist dafür bekannt, mit bestimmten Polymeren wie ABS zu reagieren, jedoch ist seine Wirkung auf die untersuchten Materialien begrenzt. Für die Versuchsreihe wurde Aceton aufgrund seiner guten Verfügbarkeit und seines vergleichsweise geringen Gefahrenpotentials ausgewählt. Es wird angenommen, dass Aceton PLA in geringem Umfang angreift, während PETG und GreenTEC Pro weitgehend beständig bleiben.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: Aceton weist eine moderate Toxizität auf, ist entzündlich und kann bei Einatmen oder Hautkontakt Irritationen sowie Schwindel verursachen. Zur Sicherheit sollte in gut belüfteten Räumen oder unter einer Abzugshaube gearbeitet werden, während chemikalienbeständige Handschuhe und eine Schutzbrille getragen werden. Offene Flammen sollten vermieden werden [172][177]. |
Sicherheitsdatenblatt |
| Dichlormethan (DCM) | DCM ist ein leistungsfähiges Lösungsmittel, das die Oberflächen von PETG und PLA wirksam anlösen kann. Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit wird jedoch erwartet, dass GreenTEC Pro nur geringfügig auf DCM reagiert. Für die Versuchsreihe wurde DCM gewählt, da es frei erhältlich ist und vom Filamenthersteller "Extrudr" als geeignetes Lösungsmittel für PETG empfohlen wird.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: Die Toxizität von DCM ist moderat bis hoch, da es krebserregend und stark toxisch ist. Es kann bei Inhalation Schwindel, Kopfschmerzen und Atemwegsreizungen verursachen. Arbeiten mit DCM sollten nur unter einer Abzugshaube durchgeführt werden, und es sind vollständige persönliche Schutzausrüstungen (PSA) erforderlich, einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske (Filter für organische Dämpfe) [171][173]. |
Sicherheitsdatenblatt |
| Tetrahydrofuran (THF) | THF ist ein effektives Lösungsmittel, das PETG, PLA und GreenTEC Pro deutlich anlösen kann. Es wird eine ausgeprägte Oberflächenreaktion erwartet. Für die Versuchsreihe wurde THF aufgrund seiner freien Verfügbarkeit sowie der Empfehlung des Filamentherstellers "Extrudr" als geeignetes Lösungsmittel für GreenTEC Pro ausgewählt.
Aus Sicherheitsgründen ist zu beachten: THF ist hoch toxisch, entzündlich und kann das zentrale Nervensystem (ZNS) schädigen. Längere Exposition kann zu neurologischen Symptomen führen. Arbeiten mit THF erfordern eine Abzugshaube sowie vollständige persönliche Schutzausrüstung (PSA), einschließlich chemikalienbeständiger Handschuhe, Schutzbrille und Atemschutzmaske für organische Dämpfe [174][175]. |
Sicherheitsdatenblatt |
Industriestandard Vapor-Smoothing
bli
Vorgehensweise der Versuchsdurchführung
bla