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Hips Filament Eigenschaften für den 3D-Druck | Was ist das?

Das HIPS Filament ist ein Filament von besonderer Beschaffenheit. Es wurde aus den Anforderungen derjenigen entwickelt, die Materialien drucken, die so nah wie möglich an den Ausgangsmaterialien aus der Kunststoffindustrie liegen.

HIPS steht für High Impact PolyStyrene, entspricht dem bekannteren Styropor, das jedoch in aufgeschäumter Form verwendet wird und sich von PLA und ABS dadurch unterscheidet, dass es ein Material von weicherer Konsistenz und flexibler ist.

Es kann für den Druck von Objekten verwendet werden, die flexibel, aber gleichzeitig beständig und robust sein müssen. Es ist nicht mit Gummi zu vergleichen, mit dem es dessen Elastizität nicht teilt.

Die HIPS-Filamente sind sehr leicht und lassen sich mit einer Vielzahl von Klebstoffen wie Styrol, Epoxid, Sekundenkleber etc. leicht verkleben. Damit sind sie für Anwendungen wie Modellbau oder Teiledrucke, die zusammengeklebt werden müssen, verfügbar.

Das Polystyrol ist ein thermoplastischer Kunststoff, der chemisch inert und säurebeständig ist. Aufgrund seiner Elastizität ist Polystyrol eines der weltweit am meisten verwendeten thermoplastischen Polymere. Polystyrol wird z.B. in der Lebensmittelverpackungsindustrie, aber auch bei der Herstellung von Einwegkunststoffen wie z.B. Besteck/Geschirr und CD-/DVD-Hüllen eingesetzt.

HIPS-bedruckte Objekte können sandgestrahlt und bei Bedarf mit Acrylfarben bemalt werden. Wird das HIPS-bedruckte Objekt mit dem Lösungsmittel Aceton behandelt, kann eine perfekt glänzende Oberfläche erzielt werden, die einem spritzgegossenen Objekt sehr ähnelt.

HIPS kann in einer Konzentration von mehr als 90 % in D-Limonene gelöst werden, sodass es Versionen von speziellen Filamenten zur Herstellung von Trägern beim Doppel-Extruderdruck gibt.

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Einstellungsempfehlungen für einen optimalen 3D-Druck mit HIPS 

Die Einstellungen sind als Orientierungshilfe gedacht, um die optimalen Druckeinstellungen zu finden. Diese Werte sollten für die meisten Drucker funktionieren, aber experimentieren Sie außerhalb dieser Werte, wenn Sie denken, dass sie für Ihren 3D-Drucker besser geeignet sind. Bei der Vielzahl der auf dem Markt befindlichen Drucker ist es schwierig, präzise Einstellungen für alle Modelle vorzunehmen.

  • Düse (min) 0,15 mm
  • Minimale Schichtdicke 0,1 mm
  • Durchflussmenge 104
  • Drucktemperatur 190° – 240 °C
  • Druckgeschwindigkeit 30 – 70 mm/s
  • Krümmung 5 mm
  • Temperatur Heizbrett: 80° – 110 °C
  • Lüfterdrehzahl: 0 – 25 %

Hardwareanforderungen beim Drucken mit Hips

  1. Heizbett: Ein Heizbett ist erforderlich, um ein Verziehen während des Drucks zu verhindern (insbesondere für die erste Schicht). Temperaturbereich: 80-110 °C.
  2. HIPS-Extruder-Temperatur: Die gute Nachricht ist, dass bei der Verwendung von HIPS-Filamenten kein spezielles heißes Ende erforderlich ist, allerdings ist der erforderliche Temperaturbereich: 220-260 °C.
  3. Anforderungen an die Kühleinrichtung: Obwohl HIPS im Vergleich zu ABS eine geringere Verzugsneigung aufweist, ist es immer noch anfällig für Verzug. Daher wird eine weitere Kühlung das Verziehen unterstützen. Kühlgebläse ist jedoch nicht erforderlich.
  4. Haftungskleber für HIPS-Druck: Auch hier ist eine gute Haftung mit dem beheizten Bett erforderlich und wichtig, um Verzug zu vermeiden und die Druckqualität zu verbessern. (Klebestift, Glasplatte, Kapton-Band)
  5. Belüftung, Dämpfe und Sicherheitsanforderungen: Obwohl HIPS lebensmittelecht, ungiftig, vollständig recycelbar und nicht wasser-anziehend ist, hat es insofern einen Nachteil, als es, genau wie ABS, geringe Mengen an Dämpfen freisetzt. Das in der Luft freigesetzte Styrol kann beim Atmen eingeatmet werden und gelangt über die Lunge schnell in den Körper. In großen Dosen kann es sich auf das Nervensystem auswirken und folgende Symptome hervorrufen: Veränderungen des Farbsehens (Rot-Grün-Schwäche), langsame Reaktionszeit (wie bei Trunkenheit), Müdigkeit und Gleichgewichtsprobleme. Es ist jedoch wichtig, nicht in Panik zu verfallen, da beim Drucken nur geringe Mengen an Styrol in die Luft abgegeben werden. Mit der Zeit, bei jedem Druckvorgang, sammelt sich diese Menge jedoch an.

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Wofür wird HIPS verwendet?

An sich ist HIPS ein preiswerter und leicht zu verarbeitender Kunststoff, der eine hervorragende Schlagfestigkeit und Bearbeitbarkeit aufweist. Es ist ein leicht formbares Material mit ausgezeichneter Formstabilität und lässt sich leicht lackieren und verkleben. Außerhalb des 3D-Drucks wird HIPS für die Herstellung von Lebensmittelverpackungen verwendet, da natürliches HIPS als FDA-konform für lebensmittelverarbeitete Anwendungen erklärt wurde. Sie haben wahrscheinlich schon feststellen können, dass HIPS für Becher für Heiß- und Kaltgetränke, Kühlschrankverkleidungen, Computergehäuse, Instrumententafeln für Autos, Spielzeug und TV-Teile verwendet wird.

Im Bereich des 3D-Drucks ist HIPS wahrscheinlich am ehesten als hervorragendes Trägermaterial bekannt. Warum brauchen wir beim 3D-Druck ein Stützmaterial, werden Sie sich vielleicht fragen? Wenn Sie ein kompliziertes Objekt mit überhängenden Merkmalen in 3D drucken möchten, müssen Sie wahrscheinlich Stützstrukturen in irgendeiner Form in das Design einbauen. Dies liegt vor allem an den funktionalen Einschränkungen von 3D-Druckern, die es erforderlich machen, Objekte in Schichten von unten nach oben zu drucken. Daher benötigen überhängende Merkmale Stützen unter ihnen, um ein Verziehen, eine Verformung oder einen Zusammenbruch zu vermeiden.

3D Druck mit HIPS Filament

HIPS druckt am besten in einem Temperaturbereich von 230 bis 240 °C. Wenn die Temperatur der Düse zu niedrig ist, verflüssigt sich das HIPS-Filament nicht richtig und es kommt zu einer zu niedrigen Extrusionsmenge. Als nächstes sollte die Temperatur des Druckbetts in einem Bereich von 90 bis 110 °C gehalten werden. Um die Haftung des HIPS auf dem Druckbett zu gewährleisten, wird die Verwendung eines hitzebeständiges Kapton-Band oder Kapton-Sprays empfohlen.

HIPS kann bei hohen Druckgeschwindigkeiten von bis zu 70 mm/s verwendet werden, die besten Ergebnisse werden jedoch bei niedrigen Geschwindigkeiten (weniger als 40 mm/s) erzielt. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie Motive mit filigranen Details drucken.

Nach dem Druckauftrag müssen Sie den Druck vollständig abkühlen lassen. Ein 3D-Druck aus HIPS ist sehr anfällig für Verformungen, wenn er nicht vollständig abgekühlt ist. Es ist ratsam, das Kühlgebläse auf einer niedrigen Geschwindigkeit zu halten oder es sogar ganz auszuschalten. Durch die allmähliche Abkühlung wird das Risiko einer Verformung des Produkts verringert.

Wenn Sie HIPS als Trägermaterial verwenden, sollten Sie den Druck für mindestens 24 Stunden vollständig in Limonene eintauchen. Ein sanftes Schütteln des Behälters von Zeit zu Zeit kann helfen, den Auflösungsprozess zu beschleunigen.

Was sind die Nachteile bei der Arbeit mit HIPS Filament?

Wie bereits erwähnt, ist HIPS eine ausgezeichnete Wahl als Trägermaterial, wenn Sie mit ABS arbeiten. Wie sieht es bei der Arbeit mit PLA aus? PLA hat eine viel niedrigere Drucktemperatur als HIPS, was sie sehr unverträglich miteinander macht. Hier empfiehlt es sich eher Polyvinylalkohol (PVA) als alternatives Trägermaterial für PLA-Drucke, da sie ähnliche Drucktemperaturen haben. PVA löst sich leicht in Wasser auf.

Als Filament-Material für den Druck bringt die Verwendung von HIPS ebenfalls einige Herausforderungen mit sich. HIPS funktioniert am besten mit einem beheizten Druckbett, um Verformungen zu vermeiden. Es ist auch von Vorteil, eine beheizte Kammer zu verwenden, wenn man mit HIPS arbeitet. Diese Anforderungen, zusammen mit der hohen Drucktemperatur von HIPS, machen die Arbeit mit HIPS zu einem energieintensiven Prozess. HIPS gibt außerdem aufgrund der Freisetzung von Styrol einen leichten Geruch ab, weshalb man nur in einem gut belüfteten Raum drucken sollte.

Kurze Zusammenfassung: Vor- und Nachteile der Verwendung von HIPS

Hier ist ein kurzer Leitfaden, was die Verwendung von HIPS zu einem guten und einem schlechten Material macht.

Was macht HIPS zu einem guten Filament für den Einsatz beim 3D-Druck?

  • Solide und langlebig.
  • Kostengünstig.
  • Ordentliche Widerstandsfähigkeit gegen Erschütterungen.
  • Wasserfest (nicht wasser-anziehend wie das Nylon Filament).
  • Großartiges Stützmaterial
  • Sehr leicht
  • Leicht zu lackieren
  • Recycelbar

Was macht HIPS zu einem schlecht zu verwendenden Filament?

  • Erfordert ein Heizbett (um Verformung zu verhindern)
  • Erfordert hohe Drucktemperaturen
  • Belüftung empfohlen (Abgabe von Styrol an die Luft)
  • Hardware-Anforderungen
  • Obwohl es einige Ähnlichkeiten zwischen HIPS und ABS gibt, ist es dennoch empfehlenswert, Ihren Drucker zu überprüfen, um die beste Druckqualität zu gewährleisten.

HIPS- und PLA-Kompatibilität

Wir haben darüber geschrieben, dass sich HIPS und ABS aufgrund ihrer ähnlichen Eigenschaften gegenseitig ergänzen. Aber wie steht es mit PLA?

Das Hauptproblem ist hier die Drucktemperatur. PLA hat eine deutlich niedrigere Drucktemperatur als HIPS, was die beiden Materialien während desselben Druckvorgangs inkompatibel macht. Daher wäre Polyvinylalkohol (PVA) eine bessere Alternative als Trägermaterial, da es und PLA ähnliche Drucktemperaturen haben. Darüber hinaus kann PVA kann in Wasser aufgelöst werden.

Hips Filament in D-Limonene auflösen

Der Grund für das große Interesse von HIPS ist natürlich auch, die Möglichkeit, es aufzulösen. Man bestückt sein 3D-Objekt mit HIPS-Trägern, taucht das Ganze dann in D-Limonene und 1 oder max. 2 Tage später ist das HIPS Filament aufgelöst. Es wird sogar so weich, dass es sich sehr leicht entfernen lässt, ohne Spuren auf dem Objekt zu hinterlassen.

Großartig! Aber was ist “D-Limonene”? Woher kommt es? D-Limonene ist ein leicht erhältlicher Lösungsmittel, das aus der Schale von Zitronen gewonnen wird. Ein Druck aus ABS mit Stützstrukturen aus HIPS muss nur 24 Stunden in Limonene eingeweicht werden, damit sich die Stützstrukturen vollständig auflösen. Ein Messer, Schleifen oder Schaben sind nicht erforderlich. Das Ergebnis ist ein glatter, makelloser Druck ohne viel Handarbeit.

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