Interessante Fakten zum 3D Druck mit Acrylglas (Plexiglas)

Neben diversen Kunststoffen und zunehmend auch Metall führt Acrylglas als 3D Druck Material in der allgemeinen Wahrnehmung bislang weitgehend ein Schattendasein. Dabei bietet dieses, aus anderen Zusammenhängen allerseits bekannte Material im 3D Druck ein durchaus beachtliches Potenzial. Wir finden es daher an der Zeit, Ihnen Acrylglas im Hinblick auf seine Möglichkeiten im 3D Druck ein wenig näher zu bringen.

Acrylglas (PMMA) als Material

Chemisch gesehen läuft Acrylglas unter der Bezeichnung Polymethylmethacrylat, abgekürzt PMMA. Geläufiger  ist in vielen Betrieben jedoch die Bezeichnung Plexiglas. Entscheidend ist dabei, dass es sich um einen synthetischen, transparenten und thermoplastischen Kunststoff handelt. 

PMMA (Plexiglas ®) ist ein vielseitig einsetzbarer Werkstoff. Er ist hochtransparent, leichter als Glas und ist in verschiedensten Ausführungen, Oberflächengüten und Beschichtungen verfügbar. Er lässt sich Fräsen, Bohren, Biegen, Umformen, Tiefziehen und Kleben oder Schweissen. Dabei lässt Plexiglas sich in nahezu jede beliebige Form bringen.

Benedikt Zenhäusern, Geschäftsführer Cellwar GmbH

Wer hat das Acrylglas erfunden?

Die Spur des Acrylglases führt in das Jahr 1928, und zwar zu mehreren zeitgleichen Erfindern, nach Deutschland, Grossbritannien und Spanien.

Im deutschen Kontext gilt Walter Bauer (1893 – 1968) als „Vater des Acrylglases“. In Bauers Folge war Otto Röhm (1876 – 1939) der erste, dem es gelang, Acrylglas in Scheiben zu herzustellen und unter dem Handelsnamen Plexiglas auf den Markt zu bringen. Und wie Sie wissen ist Plexiglas in aller Munde und wir tonnenweise verbaut. Das Acryglas ist ein hervorragender Werkstoff für viele Anwendungsbereiche. Egal ob Maschinenabdeckung, Promotion-Materialien oder als Einfassungen, viele industrielle Betriebe vertrauen auf Acrylglas.

Acrylglas im 3D Druck: Das FDB-Verfahren

 

Die Geschichte von Acrylglas als 3D Druck-Material beginnt freilich erst viele Jahrzehnte später, nämlich im Jahr 2012. Voraussetzung für die additive Fertigung von Acrylglas (bzw. PMMA) war die Entwicklung des Furan Direct Binding-Verfahrens (FDB), welche bereits 1995 bis 1998 an der TU München erfolgt war. 
ÜBERSICHT ZU DEN 3D DRUCK MATERIALIEN UND VERFAHREN

Um Acrylglas im 3D Drucker verarbeiten zu können ist es zunächst einmal nötig, dieses Material zu pulverisieren. Dieses Verarbeitungsgang bringt es mit sich, dass 3D Modelle aus PMMA, im deutlichen Unterschied zum Ausgangsmaterial, in aller Regel nicht durchsichtig sind.

Dieses Pulver trägt man nun in 80–400 µm dünnen Schichten auf die Baufläche auf, wo ein hochauflösender Druckkopf diese Schicht punktuell, gemäss der in den 3D Konstruktions-Dateien festgelegten Struktur mit Binder bedruckt und verklebt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das Modell die gewünschte Bauhöhe erreicht hat. Nachdem die Rückstände des unverklebten Materials entfernt worden sind, kommt das fertige Bauteil zum Vorschein.

Anwendungsgebiete von PMMA

Heutzutage wird der Grossteil der Acrylgläser immer noch mit herkömmlichen substraktiven Fertigungsmethoden wie z.B. CNC-Färsen verarbeitet. Falls Sie jedoch spezielle Konstruktionen und grössere Design-Produkte, wie etwas Möbel mit PMMA fertigen wollen, eignet sich das FDB 3D Druckverfahren insbesondere, da grosse Bauräume möglich sind.

Verarbeitung von Plexiglas mit CNC Fräsen für transparente Oberflächen

Wenn es darum geht, hochpräzise Konturen, Bauteile etc. herzustellen ist das CNC Fräsen gemäss Herr Zenhäusern von der Cellwar GmbH dem 3D Druck überlegen. Ebenfalls wenn es um hohe Wandstärken geht.

transparentes Display von Cellwar GmbH

Ganz besonders herauszuheben ist der Vorteil, dass Bauteile, welche CNC gefräst werden, hochtransparente Oberflächen aufweisen, welchen denen von Glas sehr nahe kommen. Eine Verglasung einer Maschine, eines Fahrzeugs oder etwa das Bedienpanel einer Kaffeemaschine lassen sich mit heutigem Stand nur mittels CNC Bearbeitung entsprechender Halbzeuge (in der Regel Plattenmaterial) herstellen.

Verarbeitung von PMMA mit dem 3D Drucker für Freiformen

Einen interessanten Use Case aus den Niederlanden, aus dem Jahr 2015 möchten wir Ihnen an dieser Stelle nicht vorenthalten. Im Zentrum steht dabei der Wunsch der LUXeXcel Group, Lampen von besonders glatter Oberfläche zu fertigen. Hierzu entwickelten die niederländischen Designer einen Prozess namens „Fluent dynamics“, der darauf basiert, Acrylglas nicht, wie sonst üblich, im FDB-Verfahren additiv zu fertigen. Stattdessen setzten sie auf ein spezielles 3D Druck-Verfahren, welches dem Tintenstrahl-Druck nahekommt.

Das Besondere dabei: Dieses additive Verfahren eröffnet Ihnen die Möglichkeit, Freiformen zu produzieren, mit der Möglichkeit einer nahezu beliebigen Lichtverteilung. Somit können die Lichtdiffusoren ohne Klebestellen, Rillen und Unebenheiten produziert werden, was zu einem ebenmässigem Lichtkegel führt. Mehr zu diesem Use Case können Sie hier nachlesen.

 

Sie wissen noch nicht, welches Material die Anforderungen an Ihr 3D Druckteil erfüllen kann? 

Hier können Sie eine hilfreiche Übersicht mit gängigen Use Cases und den Eigenschaften der verschiedenen 3D Druck Materialien und Technologien herunterladen:

ÜBERSICHT ZU DEN 3D DRUCK MATERIALIEN UND VERFAHREN

 

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