Der Werkstoff ABS
Verfasst: So 20. Nov 2016, 23:12
Wichtige Temperaturen bei Thermoplasten am Beispiel von ABS.
Vorwort:
Mitwirkung und Diskussionen sind erwünscht!
Da hier das Thema Werkstoffkunde etwas mager ist, möchte ich hier ein wenig nachbessern.
Diesen Beitrag benötige ich für einen Nächsten, den ich kurz vor Weihnachten veröffentlichen möchte.
Mir ist es wichtig, dass die meisten hier nach der Veröffentlichung ihren Zuspruch erteilen.
Sollte es Unklarheiten oder Wiedersprüche geben, dann raus damit und hier mit rein!
Ein Dankeschön, wäre auch nicht schlecht.
ABS = (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere) ist eine Mischung aus 3 verschieden Substanzen.
Das Mischungsverhältnis ist nach ISO Norm festgelegt.
Da Kunststoff Designbar ist, sind viele Abweichungen je nach Beigaben und Mischungsverhältnis möglich.
Im Anhang findet ihr ein PDF Datei von REP RAP, an dieser habe ich meine Angaben angelehnt und auch persönliche Erfahrungen sind hier mit eingeflossen.
Temperatur Schlüssel von hoher Temperatur zur Niedrigen:
- Über 1100 C° (Saubere Verbrennung).
- Um 800 – 900 C° (Schmutzige Verbrennung) hoch reaktive Temperatur (hier entstehen generell in der Chemie die meisten Giftstoffe,
die uns das Leben schwer machen).
- Ab 400 C° Entzündungstemperatur auch Flammpunkt genannt. (ABS brennt wie Zunder!)
- Ab 255C°, auf jeden Fall ab 300 C° Zersetzungstemperatur. (*)
- 220 C° bis Zersetzungstemperatur und darüber, Thermoplastischer Bereich. (*)
- 200 – 220 C° Erstarrungstemperatur. (*)
- 79 C° - 200 C° Erweichungstemperatur. (*)
- 103 C° hier sind noch die letzten genormten mechanische Werte messbar (REP RAP).
- Ablösetemperatur von dem Druckbett (40 C°), (85 C°), allgemein 80 - 100 C°. (*)
- 23 C° Prüfungstemperatur der Mechanischen Eigenschaften des REP RAP Materials.
- Kleiner 23 C° umso niedriger die Temperatur, des do schlechter werden die Mechanischen Eigenschaften Stichwort: Versprödung.
Bei den Temperaturen kann man es nicht auf das Grad genau Ding fest machen.
Schon alleine die Tatsache, dass die Molekühlketten im Kunststoff nicht immer gleich lang sind macht hier einen Unterschied.
Nicht nur die Temperatur alleine, sondern auch die Einwirkzeit ist von Bedeutung (vor allem bei der Zersetzungstemperatur).
Auf die mit (*) bezeichneten Temperaturen möchte ich nochmals genauer eingehen.
1. Ab 255 C°… Auf meiner REP RAP Spule, ABS, schwarz, steht eine Temperaturangabe:
Kleiner gleich 265 C° Verarbeitungstemperatur.
Auf der neuen steht, kleiner gleich 255 C° Verarbeitungstemperatur.
Meine Startmade ist so eingestellt, dass der Extruder viel Material mit wenig Gegendruck vom Bett fördern kann.
Die Starttemperatur ist auf 257 C° eingestellt.
Ich beobachte bei der ersten Madenförderung (bei beiden Materialien):
Rauchschwaden aus der Düse, stark übel riechender Geruch und die Made zeigt Blasen in der Oberfläche.
Dies sind Anzeichen vom Überschreiten der Zersetzungstemperatur, auch spielt bei dem Aufheizen das stehende Material eine Rolle.
Je weiter man die Zersetzungstemperatur überschreitet, desto mehr gast der Kunststoff aus!
Man sollte die Temperaturgrenze nicht überschreiten, da hier bereits Giftstoffe und Materialverkrustungen entstehen, von dem Gestank ganz ab zu sehen.
Die für mich am besten geeigneten Verarbeitungstemperaturen sind von 245 bis 250 C°.
Ich stufe ABS als nicht kritisch Hygroskopisch ein. S.H. PDF -> bei Luftfeuchte 50% = 0,21%, in Wasser eingelegt = 1,03 %.
Einen Trocknungsversuch im Heißluft- Backofen brachte bei mir keine Besserung.
2. Erstarrungstemperatur… Dieser Temperatur gebe ich als 3D Drucker einen hohen Stellenwert.
Manche hier versuchen diesen Wert zu ermitteln mit Hilfe einer Temperatur Pyramide.
Auf der Grundfläche hat der Kunststoff noch genügend Zeit um ab zu kühlen.
Wird die zu druckende Fläche kleiner nach oben hin, verringert sich die Abkühlzeit.
Irgendwann kommt der Punkt, wo diese Zeit nicht mehr ausreicht und die Kontur nicht mehr sauber gedruckt werden kann. Ab hier ist der Druck nicht mehr Formstabil. Ich schreibe deshalb hier immer von Matsch oder matschig!
Wird an dieser Grenztemperatur gedruckt, dann kann es auch irgendwo am Druckteil (vielleicht sogar in mittlerer Höhe) zu einem Verzug kommen.
Deshalb die Schlussfolgerung:
Umso höher die Bauraumtemperatur desto geringer die Abkühlzeit die dem Kunststoff zur Verfügung steht. Hier spielt die Temperaturdifferenz Kunststoff <-> Umgebungsluft eine große Rolle.
Ist die Layerhöhe klein, kommt es der Abkühlzeit zu gute.
3. 79 C°- 200 C° Erweichungstemperatur.. : Der Kunststoff ist Formstabil, hat aber einen Bruchteil seiner zugesprochenen mechanischen Eigenschaften. Einfach gesagt, er ist weich.
4. Ablösetemperatur von dem Druckbett: Diese Größe ist in meinen Augen auch sehr wichtig.
Am einfachsten kann man die Ablösetemperatur ermitteln, in dem man bei dem Druckende, wo das Druckteil Abkühlt, alle 5° C am Teil mit leichter Kraft versucht, es vom Druckbett abzunehmen. Irgendwann sollte das Druckteil, sich mit wenig Kraftaufwand abnehmen lassen.
Auf meiner originalen Keramikkachel vom RF1000 war die Ablösetemperatur bei 85 C°.
Auf die 40 C° möchte ich erst in meinem nächsten Beitrag eingehen.
Leider kann man zur Ablösetemperatur überhaupt keine Theoretischen Angaben machen,
hier sind zu viele Faktoren im Spiel.
Und nun noch etwas zu dem leidigen Thema Warping:
Der Begriff ist hier im WIKI toll beschrieben.
Leider wird der Begriff oft auch irrtümlich auf nicht Formstabil oder auch Verzug zugeordnet.
Meine Beschreibung in Kurzform:
Warping wird aus den zwei Faktoren, Druckbetthaftung und den unterschiedlichen Temperaturen der Bodenlayer Lagen, bestimmt.
Bei großflächigen Druckteilen entsteht somit zwischen der Grundfläche und den Nachfolgen Layern eine Materialverspannung, verursacht durch unterschiedliche Schrumpfung des Kunststoffes. Ist die Druckbetthaftung nicht optimal, dann verliert das Druckteil die Bodenhaftung und der Verzug kommt noch besser zur Geltung.
Abhilfe schafft hier: Eine sehr gute Druckbetthaftung moderate Druckbetttemperaturen im Bereich der Erweichungstemperatur und zur Not natürlich eine Einhausung.
Bei wirklich großen Grundflächen, darf es schon mal etwas mehr mit der Betttemperatur und auch mit der Hotendtemperatur sein, damit die einzelnen Grundlayer gut mit einander verschmelzen können. Man bedenke, die Abkühlzeit ist somit ziemlich lange für einen einzelnen Layer und der Kunststoff kühlt trotz Heizung stark ab.
Ist die Druckbetttemperatur auf Dauer zu hoch gewählt, dann gibt es Probleme mit der Abkühlzeit und das Druckteil ist nicht Formstabil gedruckt. Dies gilt vor allem bei dem Drucken von kleinen Teilen.
Und nun noch einen Nachtrag:
Der Schrumpfungsfaktor beträgt 0,07 %, da liege ich mit meinem Hochskalieren auf 101% im Slicer goldrichtig.
Bei ABS Amorph gibt es bei mir selber ein großes Fragezeichen.
In meinem Regal habe ich ABS Glasklar gebunkert.
Vielleicht spielt die Feuchtigkeit bei ABS Glas klar eine grössere Rolle, mal sehen.
Na ja, ich heiße auch nicht Jesus.
Einen Dunstabzug für die ABS Verarbeitung, möchte ich hier ausdrücklich empfehlen!
Quellenangaben:
Wärmeformbeständigkeit: https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rm ... at-Methode
REP RAP Datenblatt als PDF hoch geladen: https://shop.bechtle.it/de/product/germ ... 4071397#f1
Erstarrungstemperatur ABS : https://books.google.de/books?id=8LLPBg ... ur&f=false
20140612SicherheitsdatenblattABS als PDF hoch geladen. LG AtlonXP
Vorwort:
Mitwirkung und Diskussionen sind erwünscht!
Da hier das Thema Werkstoffkunde etwas mager ist, möchte ich hier ein wenig nachbessern.
Diesen Beitrag benötige ich für einen Nächsten, den ich kurz vor Weihnachten veröffentlichen möchte.
Mir ist es wichtig, dass die meisten hier nach der Veröffentlichung ihren Zuspruch erteilen.
Sollte es Unklarheiten oder Wiedersprüche geben, dann raus damit und hier mit rein!
Ein Dankeschön, wäre auch nicht schlecht.
ABS = (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere) ist eine Mischung aus 3 verschieden Substanzen.
Das Mischungsverhältnis ist nach ISO Norm festgelegt.
Da Kunststoff Designbar ist, sind viele Abweichungen je nach Beigaben und Mischungsverhältnis möglich.
Im Anhang findet ihr ein PDF Datei von REP RAP, an dieser habe ich meine Angaben angelehnt und auch persönliche Erfahrungen sind hier mit eingeflossen.
Temperatur Schlüssel von hoher Temperatur zur Niedrigen:
- Über 1100 C° (Saubere Verbrennung).
- Um 800 – 900 C° (Schmutzige Verbrennung) hoch reaktive Temperatur (hier entstehen generell in der Chemie die meisten Giftstoffe,
die uns das Leben schwer machen).
- Ab 400 C° Entzündungstemperatur auch Flammpunkt genannt. (ABS brennt wie Zunder!)
- Ab 255C°, auf jeden Fall ab 300 C° Zersetzungstemperatur. (*)
- 220 C° bis Zersetzungstemperatur und darüber, Thermoplastischer Bereich. (*)
- 200 – 220 C° Erstarrungstemperatur. (*)
- 79 C° - 200 C° Erweichungstemperatur. (*)
- 103 C° hier sind noch die letzten genormten mechanische Werte messbar (REP RAP).
- Ablösetemperatur von dem Druckbett (40 C°), (85 C°), allgemein 80 - 100 C°. (*)
- 23 C° Prüfungstemperatur der Mechanischen Eigenschaften des REP RAP Materials.
- Kleiner 23 C° umso niedriger die Temperatur, des do schlechter werden die Mechanischen Eigenschaften Stichwort: Versprödung.
Bei den Temperaturen kann man es nicht auf das Grad genau Ding fest machen.
Schon alleine die Tatsache, dass die Molekühlketten im Kunststoff nicht immer gleich lang sind macht hier einen Unterschied.
Nicht nur die Temperatur alleine, sondern auch die Einwirkzeit ist von Bedeutung (vor allem bei der Zersetzungstemperatur).
Auf die mit (*) bezeichneten Temperaturen möchte ich nochmals genauer eingehen.
1. Ab 255 C°… Auf meiner REP RAP Spule, ABS, schwarz, steht eine Temperaturangabe:
Kleiner gleich 265 C° Verarbeitungstemperatur.
Auf der neuen steht, kleiner gleich 255 C° Verarbeitungstemperatur.
Meine Startmade ist so eingestellt, dass der Extruder viel Material mit wenig Gegendruck vom Bett fördern kann.
Die Starttemperatur ist auf 257 C° eingestellt.
Ich beobachte bei der ersten Madenförderung (bei beiden Materialien):
Rauchschwaden aus der Düse, stark übel riechender Geruch und die Made zeigt Blasen in der Oberfläche.
Dies sind Anzeichen vom Überschreiten der Zersetzungstemperatur, auch spielt bei dem Aufheizen das stehende Material eine Rolle.
Je weiter man die Zersetzungstemperatur überschreitet, desto mehr gast der Kunststoff aus!
Man sollte die Temperaturgrenze nicht überschreiten, da hier bereits Giftstoffe und Materialverkrustungen entstehen, von dem Gestank ganz ab zu sehen.
Die für mich am besten geeigneten Verarbeitungstemperaturen sind von 245 bis 250 C°.
Ich stufe ABS als nicht kritisch Hygroskopisch ein. S.H. PDF -> bei Luftfeuchte 50% = 0,21%, in Wasser eingelegt = 1,03 %.
Einen Trocknungsversuch im Heißluft- Backofen brachte bei mir keine Besserung.
2. Erstarrungstemperatur… Dieser Temperatur gebe ich als 3D Drucker einen hohen Stellenwert.
Manche hier versuchen diesen Wert zu ermitteln mit Hilfe einer Temperatur Pyramide.
Auf der Grundfläche hat der Kunststoff noch genügend Zeit um ab zu kühlen.
Wird die zu druckende Fläche kleiner nach oben hin, verringert sich die Abkühlzeit.
Irgendwann kommt der Punkt, wo diese Zeit nicht mehr ausreicht und die Kontur nicht mehr sauber gedruckt werden kann. Ab hier ist der Druck nicht mehr Formstabil. Ich schreibe deshalb hier immer von Matsch oder matschig!
Wird an dieser Grenztemperatur gedruckt, dann kann es auch irgendwo am Druckteil (vielleicht sogar in mittlerer Höhe) zu einem Verzug kommen.
Deshalb die Schlussfolgerung:
Umso höher die Bauraumtemperatur desto geringer die Abkühlzeit die dem Kunststoff zur Verfügung steht. Hier spielt die Temperaturdifferenz Kunststoff <-> Umgebungsluft eine große Rolle.
Ist die Layerhöhe klein, kommt es der Abkühlzeit zu gute.
3. 79 C°- 200 C° Erweichungstemperatur.. : Der Kunststoff ist Formstabil, hat aber einen Bruchteil seiner zugesprochenen mechanischen Eigenschaften. Einfach gesagt, er ist weich.
4. Ablösetemperatur von dem Druckbett: Diese Größe ist in meinen Augen auch sehr wichtig.
Am einfachsten kann man die Ablösetemperatur ermitteln, in dem man bei dem Druckende, wo das Druckteil Abkühlt, alle 5° C am Teil mit leichter Kraft versucht, es vom Druckbett abzunehmen. Irgendwann sollte das Druckteil, sich mit wenig Kraftaufwand abnehmen lassen.
Auf meiner originalen Keramikkachel vom RF1000 war die Ablösetemperatur bei 85 C°.
Auf die 40 C° möchte ich erst in meinem nächsten Beitrag eingehen.
Leider kann man zur Ablösetemperatur überhaupt keine Theoretischen Angaben machen,
hier sind zu viele Faktoren im Spiel.
Und nun noch etwas zu dem leidigen Thema Warping:
Der Begriff ist hier im WIKI toll beschrieben.
Leider wird der Begriff oft auch irrtümlich auf nicht Formstabil oder auch Verzug zugeordnet.
Meine Beschreibung in Kurzform:
Warping wird aus den zwei Faktoren, Druckbetthaftung und den unterschiedlichen Temperaturen der Bodenlayer Lagen, bestimmt.
Bei großflächigen Druckteilen entsteht somit zwischen der Grundfläche und den Nachfolgen Layern eine Materialverspannung, verursacht durch unterschiedliche Schrumpfung des Kunststoffes. Ist die Druckbetthaftung nicht optimal, dann verliert das Druckteil die Bodenhaftung und der Verzug kommt noch besser zur Geltung.
Abhilfe schafft hier: Eine sehr gute Druckbetthaftung moderate Druckbetttemperaturen im Bereich der Erweichungstemperatur und zur Not natürlich eine Einhausung.
Bei wirklich großen Grundflächen, darf es schon mal etwas mehr mit der Betttemperatur und auch mit der Hotendtemperatur sein, damit die einzelnen Grundlayer gut mit einander verschmelzen können. Man bedenke, die Abkühlzeit ist somit ziemlich lange für einen einzelnen Layer und der Kunststoff kühlt trotz Heizung stark ab.
Ist die Druckbetttemperatur auf Dauer zu hoch gewählt, dann gibt es Probleme mit der Abkühlzeit und das Druckteil ist nicht Formstabil gedruckt. Dies gilt vor allem bei dem Drucken von kleinen Teilen.
Und nun noch einen Nachtrag:
Der Schrumpfungsfaktor beträgt 0,07 %, da liege ich mit meinem Hochskalieren auf 101% im Slicer goldrichtig.
Bei ABS Amorph gibt es bei mir selber ein großes Fragezeichen.
In meinem Regal habe ich ABS Glasklar gebunkert.
Vielleicht spielt die Feuchtigkeit bei ABS Glas klar eine grössere Rolle, mal sehen.
Na ja, ich heiße auch nicht Jesus.
Einen Dunstabzug für die ABS Verarbeitung, möchte ich hier ausdrücklich empfehlen!
Quellenangaben:
Wärmeformbeständigkeit: https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rm ... at-Methode
REP RAP Datenblatt als PDF hoch geladen: https://shop.bechtle.it/de/product/germ ... 4071397#f1
Erstarrungstemperatur ABS : https://books.google.de/books?id=8LLPBg ... ur&f=false
20140612SicherheitsdatenblattABS als PDF hoch geladen. LG AtlonXP