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Als leidenschaftlicher 3D-Druckexperte ist es entscheidend, die Sicherheit von Lösungsmitteln für Stützmaterial in der FFF-Technologie zu beleuchten. Bei der Verwendung von auflösbaren Stützmaterialien, die Lösungsmittel erfordern, stellen sich Fragen zur Sicherheit – insbesondere bei Produkten wie VXL-EX.
Auflösbare Stützmaterialien sind unschätzbar, wenn es darum geht, komplexe Geometrien mit FFF-3D-Druckern zu realisieren. Dennoch erfordert der Auflösungsprozess solcher Materialien besondere Aufmerksamkeit.
Oft sehen wir Videos und Bilder von Stützstrukturen, die sich scheinbar mühelos in einem durchsichtigen Behälter auflösen, begleitet von einem ordentlichen Arbeitsplatz. Dieser scheinbar einfache und schnelle Prozess mag perfekt aussehen, doch die Sicherheitsaspekte, insbesondere in Bezug auf Lösungsmittel, sind von entscheidender Bedeutung.
Tatsächlich gestaltet sich das Auflösen von Stützmaterial in der Realität oft deutlich chaotischer als auf den glatten Fotos, Videos und Werbeanzeigen dargestellt. Beispielsweise benötigt PVA viel Zeit, um sich aufzulösen, wenn es nicht bei der richtigen Temperatur gehalten und regelmäßig umgerührt wird. Des Weiteren beanspruchen größere Teile mehr Platz als nur ein einfaches Glas.
Um das zu verdeutlichen, hier ist ein Bild unseres Arbeitsplatzes von vor einigen Jahren, als wir noch Stützmaterial manuell auflösten, bevor wir auf professionelle Lösestationen umstiegen. Obwohl PVA-Stützen sich im Wasser auflösen, bot der Arbeitsplatz alles andere als das glänzende Bild, das man in Werbematerialien findet.
Angesichts der Möglichkeit, dass der Arbeitsplatz, an dem Stützmaterialien aufgelöst werden, unordentlich werden kann, drängt sich die Frage auf, wie wir die Sicherheit dieses Arbeitsplatzes gewährleisten können. Diese Frage gewinnt besonders an Bedeutung, wenn wir Stützmaterialien verwenden, die spezielle Chemikalien zur Auflösung erfordern.
Beispiele für solche Material-Lösungsmittel-Kombinationen sind HIPS + Limonen, VXL + VXL-EX und möglicherweise Stützmaterialien, die NaOH (Natriumhydroxid) zur Auflösung benötigen.
Hierbei stellt sich die Frage: Wie sicher sind diese Material-Lösungsmittel-Kombinationen?
Warum überhaupt Lösungsmittel verwenden?
Einen Moment bitte. Wenn wir bereits über die Sicherheit bei der Verwendung von Lösungsmitteln nachdenken müssen, warum greifen wir nicht einfach zu PVA, PVOH oder einem anderen wasserlöslichen Stützmaterial? Ja, der Arbeitsplatz mag zwar unordentlich aussehen, aber zumindest können wir sicherstellen, dass wir sicher arbeiten.
Aber wasserlösliche Stützmaterialien weisen im Bereich des 3D-Drucks einige erhebliche Nachteile auf.
Nachteil Nr. 1:
Wenn es um Temperaturbeständigkeit geht, tendieren PVA, BVOH und ähnliche Materialien dazu, sich in der Düse schnell zu zersetzen. Dies führt gelegentlich zu verstopften Druckköpfen und ist ein Hauptgrund für die Beschwerden, die von Anwendern dieser Materialien geäußert werden.
Nachteil Nr. 2:
In Bezug auf Zuverlässigkeit gibt es einen weiteren Nachteil bei wasserlöslichen Filamenten. Diese Materialien neigen dazu, natürlicherweise Feuchtigkeit aus der Luft aufzunehmen. Das bedeutet, dass Sie wasserlösliche Materialien unter trockenen Bedingungen lagern oder sogar vor dem Einsatz trocknen müssen.
Nachteil Nr. 3:
Ein weiterer Nachteil von wasserlöslichen Stützmaterialien liegt in ihrer Inkompatibilität mit einer Vielzahl von Modellmaterialien. Beispielsweise haftet PVA nicht gut auf PC, während VXL eine bessere Verbindung ermöglicht. Zudem hat PVA einen niedrigen Schmelzpunkt, was es für den Einsatz bei Hochtemperaturmaterialien wie PEEK unbrauchbar macht. In solchen Fällen ist beispielsweise VXL-130 die bessere Wahl, um Stützstrukturen für PEEK zu drucken.
Nachteil Nr. 4:
Abschließend sollten wir nicht übersehen, dass wasserlösliche Strukturen in Wasser zu klebrigen Klumpen werden, die nur langsam aufgelöst werden. Außerdem können Wasser allein begrenzte Mengen an Polymeren auflösen. Die Zugabe eines Lösungsmittels kann daher dazu beitragen, Ihre Stützmaterialien effizienter zu entfernen.
Lassen Sie mich zusammenfassen: Die Verwendung von Stützmaterialien, die sich in einem Lösungsmittel auflösen, kann große Vorteile gegenüber wasserlöslichen Stützmaterialien bieten: zuverlässigeres Drucken, bessere Materialkompatibilität und schnelleres Auflösen.
HIPS und Limonene
HIPS ist seit langem ein ernstzunehmender Konkurrent von PVA in der Welt der 3D-Druck-Community.
Dr. Andrei Neboian
HIPS, oder High-Impact Polystyrol, stellt ein kosteneffizientes thermoplastisches Material dar. Es findet häufig Anwendung bei der Herstellung von Massenwaren und Spielzeug. HIPS ähnelt ABS, ist jedoch weicher und weniger robust.
Ein Vorteil von HIPS besteht jedoch darin, dass es sich gut mit anderen Styrol-basierten Materialien wie ABS verbindet. Dies macht HIPS als Stützmaterial äußerst nützlich.
Um Stützstrukturen aus HIPS nach dem Druck zu entfernen, wird das Bauteil in ein Lösungsmittel namens Limonen getaucht. Dieses Lösungsmittel wird aus Orangenschalen gewonnen. Orangen? Das klingt zunächst harmlos, oder?
Haben Sie jedoch schon einmal versucht, Orangenschalen über einer Kerze auszudrücken? Die winzigen Spritzer aus den Schalen fangen Feuer. Der Grund hierfür liegt in der leicht entflammbaren Natur des im Inneren der Schalen enthaltenen Limonens. Es ist daher äußerst wichtig, äußerst vorsichtig zu sein, wenn man mit Limonen am Arbeitsplatz arbeitet, da Brandgefahr besteht.
Nicht zuletzt können beim Auflösen von HIPS mit Limonen gefährliche Nebenprodukte entstehen. Limonen kann zudem Hautreizungen verursachen. Daher unterliegt die Entsorgung von Limonen und seinen Nebenprodukten in vielen Bundesstaaten strengen Vorschriften. Das bedeutet, dass Limonen keinesfalls einfach in die Kanalisation gegossen werden sollte.
All diese Faktoren machen die Kombination von HIPS und Limonen zu einer vergleichsweise unsicheren Wahl in Ihrer Palette für den 3D-Druck.
PLA und Natronlauge (NaOH)
Wir haben in unserem Labor ein Experiment durchgeführt, bei dem wir ein Bauteil aus ABS gedruckt und PLA als Stützmaterial verwendet haben. Um das PLA zu entfernen, haben wir das gedruckte Objekt in hochkonzentrierte Natronlauge (NaOH) getaucht. Innerhalb weniger Stunden zersetzte die Flüssigkeit alle PLA-Stützstrukturen, sodass nur das ABS-Teil übrig blieb.
Obwohl diese Methode in unseren Experimenten effektiv war, möchten wir ausdrücklich davor warnen, sie im Alltag anzuwenden.
Dr. Andrei Neboian
NaOH ist eine äußerst gefährliche Chemikalie. Obwohl sie farblos und geruchlos ist, handelt es sich um eine ätzende Substanz, die erhebliche Gesundheitsschäden verursachen kann. Der Grad der Gefährdung hängt von der Menge, der Expositionszeit und der Konzentration ab. NaOH kann Augen, Haut und innere Organe verätzen und sogar vorübergehenden Haarausfall auslösen.
Im Gegensatz zu Säuren verursacht NaOH keine sofortigen brennenden Schmerzen bei Kontakt mit der Haut. Dies macht die Gefahr trügerisch, da die Lauge unbemerkt in die Haut eindringen und schwere, langanhaltende Verbrennungen verursachen kann, die zudem anfällig für Infektionen sind.
Obwohl einige Hersteller NaOH immer noch zur Stützentfernung verwenden, empfehlen wir äußerste Vorsicht bei der Handhabung dieser Chemikalie.
VXL mit VXL-EX Waschpulver
Das neueste und wahrscheinlich zuverlässigste lösliche Stützmaterial auf dem Markt ist VXL. Es löst sich in einer Lösung aus Wasser und VXL-EX auf, einem speziell entwickelten Waschmittel für VXL.
Die gute Nachricht ist, im Vergleich zu den zuvor genannten Lösungsmitteln ist VXL-EX nicht ätzend und erheblich sicherer in der Anwendung. Wenn es mit Wasser gemischt wird, entsteht eine mild-alkalische Lösung, mit der die VXL-Stützstrukturen von Ihren gedruckten Teilen effizient aufgelöst werden können.
Das Lösungsmittel ähnelt dem Waschmittel, das wir alle zum Reinigen unserer Wäsche verwenden.
Unser Chemieingenieur erklärte
Die Geschwindigkeit, mit der VXL-EX das VXL-Stützmaterial auflöst, hängt von mehreren Faktoren ab:
Die Geschwindigkeit, mit der VXL-EX das VXL-Stützmaterial auflöst, hängt von mehreren Faktoren ab:
- Temperatur: Die Wassertemperatur beeinflusst die Geschwindigkeit des Löseprozesses erheblich. Eine Anwendung von VXL-EX in einem beheizten Bad führt zu schnelleren Ergebnissen als die Verwendung von lauwarmem Wasser. Die empfohlenen Lösetemperaturen variieren je nach Art des VXL und des verwendeten Modellmaterials und liegen zwischen 40 °C und 90 °C.
- Rühren: Das Umrühren des Lösungsmittels beschleunigt den Auflösungsprozess erheblich, ähnlich wie beim Auflösen von Zucker in Tee. Je intensiver das Umrühren, desto schneller erfolgt die Auflösung.
- Menge des Stützmaterials: Eine Faustregel besagt, dass Sie für jedes 100 g VXL mindestens 100 g VXL-EX benötigen, um es aufzulösen. Um Material zu sparen, schneiden wir oft größere, leicht zugängliche VXL-Stützstrukturen ab, bevor wir das Teil in das Lösungsbad legen. Nachdem die größeren Strukturen entfernt sind, löst VXL-EX die verbleibenden Stützen deutlich schneller auf.
- Stützgeometrie: Je komplexer und komplizierter die Stützgeometrie ist, desto länger dauert der Auflösungsprozess. Dies liegt daran, dass die Flüssigkeit in schwer zugänglichen Bereichen und tiefen Hohlräumen langsamer fließt. Hier gilt die gleiche Regel wie beim Umrühren: Eine intensivere Bewegung beschleunigt die Auflösung.
In diesem Artikel lernen Sie 5 Methoden, wie Sie Stützstrukturen effektiv auflösen können.
Im Vergleich zu Limonen ist VXL-EX aufgrund seiner geringen korrosiven Eigenschaften ein sichereres Lösungsmittel. Dennoch sollten Anwender, die mit VXL-EX umgehen, weiterhin die üblichen Sicherheitsvorkehrungen bei der Nachbehandlung von 3D-Druckteilen befolgen und angemessene Schutzausrüstung verwenden, um Haut, Augen und Atemwege zu schützen.
VXL-EX vs. andere Lösungsmittel
Limonen ist als leicht entzündliche und hautreizende Substanz bekannt, setzt schädliche Dämpfe frei und kann Augenreizungen verursachen. Ebenso würde VXL-EX bei Kontakt mit den Augen Reizungen verursachen. Daher ist es immer ratsam, Schutzhandschuhe und eine Schutzbrille zu verwenden, um Ihre Augen und Haut zu schützen. Im Gegensatz dazu ist VXL-EX nicht entflammbar und gibt keine giftigen Dämpfe ab.
Was noch wichtiger ist: VXL-EX ist nicht ätzend, was es erheblich sicherer macht als NaOH.
Wenn Sie also mit herkömmlichem Waschmittel umgehen können, werden Sie auch in der Lage sein, VXL-EX sicher zu verwenden, um Ihre VXL-Stützstrukturen aufzulösen.
Die höhere Effizienz von VXL + VXL-EX setzt es weiter von anderen Kombinationen ab. Limonen kann zu inkonsistenten Ergebnissen führen und sogar die Farben der Filamente ausbleichen, wenn es in Kontakt kommt. Im Gegensatz dazu ist VXL-EX ein gering korrosives Lösepulver, das die Qualität Ihres 3D-Drucks nicht beeinträchtigt.
Wie lautet nun die Antwort auf unsere Frage?
Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Entfernen von Stützmaterialien sind entscheidend für den 3D-Druckprozess. Mit VXL-EX haben Sie die ideale Lösung gefunden.
Dieses milde Waschpulver bietet eine sichere und zuverlässige Methode, um VXL-Stützstrukturen aufzulösen. Durch die Möglichkeit zur sicheren Lagerung in dichten Behältern werden auch Kosten gespart. Erfahren Sie mehr über VXL-EX, unsere hochwertigen Stützmaterialien VXL und unsere effizienten Lösestationen.
