Pflege und Konservierung von Harzen

Unter den Materialien für den 3D-Druck sind Harze ein besonderer Fall. Während die Filamente und Pulver auf thermoplastischen Materialien basieren, die durch Hitze geformt werden sollen (entweder durch Extrusion oder Sintern), basieren die Harze auf einer reaktiven Flüssigmischung aus Oligomeren, Vernetzungsmitteln und Initiatoren.

Dieser Unterschied ist besonders wichtig, da Stimuli wie Licht, Temperatur und Sauerstoff die Polymerisationsreaktion auslösen und fördern können. Dies bedeutet nicht nur, dass Harz besser aufbewahrt werden muss als Filamente, sondern auch, dass es ein Ablaufdatum hat.

In Gegenwart von Licht beginnen die in Harzen enthaltenen Oligomere in einem Prozess namens Polymerisation miteinander zu verbinden. Wenn genügend Oligomere verbunden sind, wird das Harz fest, aber bis zur Verfestigung nimmt die Viskosität des Harzes zu.

Einfluss von Licht auf Harze

3D-Druckharze enthalten Fotoinitiatoren, Moleküle, die in Gegenwart von Licht die Polymerisationsreaktion auslösen, indem sie die Oligomere miteinander verbinden. Obwohl die verwendeten Initiatoren besonders empfindlich gegenüber blauem Licht und UV-Licht (405 nm, 385 nm und 365 nm) sind, bedeutet dies nicht, dass sie nicht durch andere Lichtarten aktiviert werden können, sie reagieren einfach langsamer.

Deshalb ist es wichtig, Harze vor allen Arten von Licht zu schützen, um sie bestmöglich zu konservieren. Es wird empfohlen, das Harz aus dem Behälter zu entfernen, wenn es nicht für den Druck verwendet wird, und es im vom Hersteller gelieferten Behälter aufzubewahren. Die meisten Harz-3D-Drucker enthalten eine bernstein- oder rote Abdeckung, um das Innere vor blauem Licht zu schützen.

Bild 1: Harztank. Quelle: FormLabs.

Obwohl dies eine wirksame Lösung ist, um das Harz für kurze Zeit zu schützen, verhindert es nicht den Abbau auf mittlere und lange Sicht. Einige Drucker enthalten austauschbare Behälter mit Deckel zur Aufbewahrung des Harzes, jedoch ist diese Lösung nur dann empfehlenswert, wenn innerhalb kurzer Zeit erneut gedruckt wird.

Einfluss von Wärme

Obwohl die Temperatur nicht so viel Einfluss hat wie Licht und im Allgemeinen keine spontane Polymerisation verursacht, beeinflusst sie die Reaktivität. Im Allgemeinen wird die Polymerisationsreaktion durch hohe Temperaturen begünstigt, was zu einer schnelleren Reaktion führt. Es wird empfohlen, Harze immer bei Temperaturen unter 20 °C zu lagern, wobei die optimale Temperatur zwischen 10 °C und 15 °C liegt.

Aus diesem Grund wird empfohlen, immer bei Temperaturen über 20 °C zu drucken.

Einfluss von Feuchtigkeit auf Harze

Etwas, das bei der Arbeit mit Harzen in der Regel nicht berücksichtigt wird, ist der Einfluss von Feuchtigkeit. Die ersten Acrylharze für den 3D-Druck hatten eine geringe Hygroskopizität, sodass Feuchtigkeit kein Problem war. Das Aufkommen neuer technischer Harze, einige mit einer größeren Fähigkeit, Wasser zu absorbieren wie ABS- oder Tough-Typen, macht es ratsam, diese Harze in Umgebungen mit geringer Luftfeuchtigkeit zu lagern.

Im Allgemeinen verursacht Feuchtigkeit in einem Harz keine sichtbaren Effekte auf die Teile und ist in der Regel nicht die Ursache für Druckfehler, jedoch kann sie die endgültigen mechanischen Eigenschaften des Teils beeinträchtigen.

Wiederherstellung des Harzes nach dem Druck

Während des Drucks zerfällt das Harz im Tank teilweise aufgrund von Lichtlecks und der durch die Beleuchtungsquelle erzeugten Wärme. Dies führt in der Regel zu einer Zunahme der Viskosität des Harzes sowie zur Bildung fester Rückstände und Verunreinigungen.

Bild 2: Harzfilter. Quelle: Filament2Print.

Um das Harz wiederherzustellen und seine Lebensdauer zu verlängern, muss es nach jedem Druck gefiltert werden, um feste Rückstände und Verunreinigungen zu entfernen. Es wird auch empfohlen, es vor dem nächsten Druck mit neuem Harz zu mischen, um seine Viskosität zu reduzieren und seine Reaktivität zu verbessern.

Harze mit Biokompatibilitätszertifizierung

Harze mit Biokompatibilitätszertifizierung erfordern eine besondere Lagerung, da neben der Gewährleistung ihrer guten Lagerfähigkeit eine Kontamination mit anderen Harzen oder Verunreinigungen vermieden werden muss, um ihre Zertifizierung zu garantieren. Es müssen folgende Empfehlungen befolgt werden:

• Es ist sehr wichtig, die Harze in einer aseptischen Umgebung zu handhaben und immer Handschuhe und eine Maske zu tragen.
• Es ist unerlässlich, für jedes Harz immer separate Tanks und Plattformen zu verwenden. Falls dies nicht möglich ist, sollte der 3D-Drucker nur mit Materialien verwendet werden, die den gleichen Grad an Biokompatibilität aufweisen.
• Wenn andere Zubehörteile oder Werkzeuge wie Filter oder Spachteln verwendet werden, sollte für jedes Harz oder Einwegwerkzeuge ein entsprechendes verwendet werden.
• Beim Filtern sollte immer vermieden werden, Filter auf Faserbasis (Papier, Stoffe, PP usw.) zu verwenden, da dies das Risiko von Faserablösungen und Kontamination birgt. Idealerweise sollte ein Sieb oder ein Edelstahlgewebe mit mindestens 200 Maschen verwendet werden.

Ablaufdatum

Es ist üblich, dass Harze ein bevorzugtes Verwendungsdatum oder ein Verfallsdatum enthalten. Dieses Datum ist indikativ und bedeutet nicht, dass ein Harz nach diesem Datum nicht mehr verwendet werden kann, sondern dass dies das Datum ist, bis zu dem der Hersteller den guten Zustand des Harzes garantieren kann, wenn der Behälter nicht geöffnet wurde.

Nach dem Öffnen des Harzbehälters spielt dieses Datum keine Rolle mehr, da seine Haltbarkeit vom Gebrauch und von einer angemessenen Lagerung abhängt.