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Graphen-3D-Druck bedeutet meist, mit einem Filament zu drucken, in dessen Kunststoff Graphen eingemischt ist. Heute gibt es Graphen-Filamente aus PLA, PETG, ASA und Nylon, die für festere Teile, antistatische Teile oder gedruckte Sensoren verkauft werden. Dieser Artikel erklärt, was Graphen-Filament ist, was Graphen in einem gedruckten Teil leisten kann, wie Graphen überhaupt ins Filament gelangt und wie Filamenthersteller es einbringen können.
Was ist Graphen-3D-Druck?
Der meiste Graphen-3D-Druck findet auf gewöhnlichen FDM-Druckern statt. Das Graphen steckt im Filament: Es wird in das Polymer compoundiert, bevor das Filament extrudiert und aufgespult wird. Für den Drucker ist es einfach ein weiteres Filament, auch wenn sich manche Typen etwas anders drucken als das reine Polymer.
Graphen kommt auch in Harzen für SLA und in Pulvern für SLS vor, aber Filament ist bei Weitem die häufigste Form.
Was Graphen in einem gedruckten Teil leisten kann
Kommerzielle Graphen-Filamente werden aus zwei Hauptgründen verkauft:
- Mechanisch: steifere, festere Teile und bei manchen Produkten eine bessere Lagenhaftung, die Schwachstelle der meisten FDM-Teile.
- Elektrisch: antistatische (ESD-sichere) Vorrichtungen und Gehäuse sowie leitfähige Bahnen oder Berührungssensoren, die direkt ins Teil gedruckt werden.
Manche Hersteller verweisen zudem auf bessere Wärmebeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Die Forschung zu Graphen-Polymer-Verbundwerkstoffen stützt diese Richtungen allgemein, aber das Ausmaß jeder Verbesserung hängt vom Polymer, vom Graphen, von der Dosierung und vor allem von der Dispersion ab. Graphene Integrations veröffentlicht keine Prüfwerte für Filament. Jedes Ergebnis wird am bestehenden Filament des Kunden bewertet.
Wie Graphen ins Filament gelangt
Filamenthersteller compoundieren Graphen auf einem Doppelschneckenextruder in das Polymer, granulieren und extrudieren anschließend das Filament. Schwierig ist es, die Plättchen zu vereinzeln und gleichmäßig zu verteilen. Agglomerate verursachen Schwachstellen, Durchmesserschwankungen und verstopfte Düsen. Trockenes Graphenpulver ist zudem staubig und schwer gleichmäßig zu dosieren.
Drei Dinge sind für ein gutes Graphen-Filament am wichtigsten:
- Dispersion, damit die Plättchen vereinzelt und gleichmäßig verteilt sind.
- Dosierung, denn zu wenig bewirkt nichts und zu viel kann das Filament spröde oder schwer druckbar machen.
- Durchmesserkontrolle und Feuchte, wie bei jedem Filament.
So funktioniert unser Graphen-Additiv für 3D-Druck-Filament
Das Graphen-Additiv für 3D-Druck-Filament ist Graphen, vordispergiert in Harz zum Compoundieren in Ihr Filamentpolymer. Sie geben beim Compoundieren eine Flüssigkeit zu, statt mit Pulver zu arbeiten.
- Für: Filamenthersteller, die PLA, PETG, ABS oder Nylon vor der Extrusion compoundieren.
- Träger: Harzdispersion zum Compoundieren in Ihr Filamentpolymer.
- Dosierung: typischerweise 1 % bis 7 % nach Gewicht, je nach Anwendung.
- Einmischen: beim Compoundieren an der von uns empfohlenen Stelle zugeben, dann normal granulieren und extrudieren.
- Hergestellt in den USA in Charlotte, NC. Patent angemeldet. Kein Ruß. Niemals als Pulver verkauft.
Es ist ein Additiv für Filamenthersteller, keine fertige Spule für einen Desktop-Drucker.
Graphen im Vergleich zu Kohlenstofffaser- und Ruß-Filamenten
Kohlenstofffasergefüllte Filamente sind die übliche Wahl für steife, leichte Druckteile, und rußgefüllte Filamente sind verbreitet für leitfähige und ESD-sichere Drucke. Beide haben Nachteile. Kurzfasern sind abrasiv und verschleißen Messingdüsen, und leitfähige Rußtypen können bei den für niedrigen Widerstand nötigen Füllgraden spröde sein. Graphen wird untersucht, weil seine Plättchen bei geringeren Füllgraden ein Netzwerk bilden und die Lagenhaftung unterstützen können, doch das Ergebnis hängt von Dosierung und Dispersion ab. Unsere Additive enthalten keinen Ruß, sodass jede gemessene Veränderung vom Graphen und vom Träger stammt.
Was ist ein Graphen-Additiv?
Ein Graphen-Additiv bringt Graphen in geringer Dosierung in ein anderes Material ein, so wie ein Pigment oder ein verstärkender Füllstoff. Das Graphen ist der aktive Teil. Der Träger darum herum entscheidet, ob es sich sauber in Ihr Produkt einmischen lässt.
Warum eine vordispergierte Flüssigkeit besser ist als Pulver. Trockenes Graphenpulver ist leicht und staubig, schwer zu benetzen, und seine Plättchen neigen dazu, wieder zu verklumpen. Agglomerate wirken wie Fehlstellen, sodass ein Pulver ein Produkt eher verschlechtern als verbessern kann. Unsere Graphen-Additive werden als Flüssigkeiten geliefert, mit bereits vereinzelten Plättchen in einem auf Ihr System abgestimmten Träger. Sie lassen sich mit Ihren vorhandenen Anlagen einmischen, und es entsteht kein Feinstaub. Wir verkaufen niemals Pulver.
Dosierung. Unsere Graphen-Additive werden typischerweise mit 1 % bis 7 % nach Gewicht eingesetzt, je nach Anwendung. Mehr ist nicht automatisch besser, daher sollte ein Versuch zwei oder drei Dosierungen abdecken.
Versuche. Vergleichen Sie mit einer Referenz, die Sie bereits herstellen, ändern Sie nur die Additivdosis und führen Sie die Prüfungen durch, die Ihre Kunden verwenden. Unsere Leitfäden So führen Sie einen Versuch mit Graphen-Additiven durch und So wählen Sie ein Graphen-Additiv aus gehen ins Detail.
So führen Sie einen Filamentversuch durch
- Wählen Sie eine aktuelle Filamenttype mit bekannten Daten als Referenz.
- Compoundieren Sie die Referenz und zwei oder drei Dosierungen zwischen 1 % und 7 % mit derselben Schneckenkonfiguration und denselben Temperaturen.
- Prüfen Sie Durchmesser, Ovalität und Feuchte des aufgespulten Filaments.
- Drucken Sie dieselben Prüfkörper auf demselben Drucker mit denselben Einstellungen.
- Prüfen Sie Zugfestigkeit in XY und Z, Schlagzähigkeit und gegebenenfalls den Oberflächenwiderstand.
Mehr dazu lesen Sie unter Was Filamenthersteller über das Compoundieren von Graphen wissen müssen, oder besuchen Sie die Seite Graphen-Polymerverbundwerkstoffe.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Graphen-Filament?
Ein 3D-Druck-Filament wie PLA, PETG oder Nylon, in dessen Polymer Graphen compoundiert ist.
Ist Graphen-Filament fester?
Graphen kann bei guter Dispersion Steifigkeit, Festigkeit und Lagenhaftung verbessern. Die Ergebnisse hängen von Polymer, Dosierung und Dispersion ab.
Kann Graphen-Filament Strom leiten?
Manche Graphen-Filamente sind für ESD-sichere oder leitfähige Teile gemacht. Das erfordert meist einen höheren Füllgrad und eine sorgfältige Formulierung.
Wie viel Additiv verwenden Filamenthersteller?
Typischerweise 1 % bis 7 % nach Gewicht, je nach Anwendung.
Kann ich das Graphen-Additiv für 3D-Druck-Filament online kaufen?
Ja. Es ist in unserem Shop gelistet. Preise auf Anfrage.
Graphen-Additiv für 3D-Druck-Filament bestellen
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