10 Jahre Lay Filaments

Jede Erfindung beginnt als Experiment und wird bis zu einem gewissen Grad als revolutionär angesehen. Die additive Fertigung ist in dieser Hinsicht nicht anders, und der experimentelle und revolutionäre Aspekt neuer Materialien und Technologien im 3D-Druck ist immer sehr auffällig und spannend. Das liegt daran, dass der 3D-Druck zwar relativ neu ist, sich aber in einem wirklich atemberaubenden Tempo entwickelt, was vor allem darauf zurückzuführen ist, dass immer mehr Branchen und Unternehmen beschließen, mit Hilfe von AM in die Industrie 4.0 einzusteigen. Dies bedeutet eine immense Vielfalt an Bedürfnissen und Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt.

Zehn produktive Jahre auf dem 3D-Druckmarkt

Vor 10 Jahren, als der 3D-Druckmarkt nur PLA und ABS zu bieten hatte, brachte der deutsche Ingenieur Kai Parthy sein erstes Filament namens LayWoo-D3 auf den Markt. Damals war es das erste Holzfilament auf dem Markt und der Erfinder selbst weckte das Interesse der 3D-Druckergemeinde. Seine nächste Erfindung LayBrick ermutigte andere Hersteller, ebenfalls mit Holz- und Keramikfilamenten zu experimentieren. Bis heute kann man mit Sicherheit sagen, dass Kai Parthy nicht enttäuscht hat, denn er hat nicht aufgehört, 3D-Druck-Filamente und andere Erfindungen, wie ein zweifarbiges Hotend oder Lösungen gegen Verziehen, zu liefern.

Der Lay Filaments Katalog

Der Lay Filaments Katalog besteht aus mehr als 10 innovativen Filamenten (einige davon mit Variationen) mit interessanten Eigenschaften, die auf dem 3D-Druckmarkt oft noch unübertroffen sind. Die Lay-Filamente haben sehr einzigartige und praktische Verwendungszwecke, und in den meisten Fällen ergeben sie ein Objekt, das überhaupt nicht nach 3D-Druck aussieht, was bei bestimmten Anwendungen ein Vorteil sein kann. Bei allen Filamenten von Kai Parthy handelt es sich um hochwertige Produkte, die vor ihrer Markteinführung umfangreichen Tests unterzogen werden. Einige der originellsten Lay Filamente sind GrowLay, die LayWood Serie, LayBrick, LayCeramic, Reflect-o-Lay, SoLay, MoldLay, die PoroLay Serie und die LayAway Serie.

GrowLay

Zum Zeitpunkt seiner Markteinführung war das GrowLay-Filament ein im 3D-Druck noch nie dagewesenes Material. Es ist ein biologisch abbaubares, mikrokapillares Filament, das Wasser, Flüssigdünger, Samen und Substrat aufnehmen kann, weshalb es als Struktur für das Wachstum von Pflanzen, Pilzen, Flechten, Moos und sogar Käse dienen kann.

Bild 1: Mit dem braunen und weißen GrowLay-Filament gedruckte 3D-Teile. Quelle: Lay Filaments.

Es ist in zwei Varianten erhältlich - Brown GrowLay und White GrowLay. Beide können mit Lebensmittelfarben eingefärbt und sterilisiert werden (niemals thermisch), was sie bei Forschungszentren, pharmazeutischen Einrichtungen und sogar bei kreativen Köchen sehr beliebt gemacht hat.

Video 1: Wie man mit dem Brown GrowLay Filament 3D druckt. Quelle: RucklerSaga.

Während das braune GrowLay natürliche Holzzellen in seiner Zusammensetzung enthält, ist dies beim weißen GrowLay nicht der Fall, was sich in einer geringeren Zugfestigkeit und Steifigkeit niederschlägt. Dies macht den 3D-Druck etwas schwieriger und wird daher denjenigen empfohlen, die Erfahrung mit dem Brown GrowLay haben.

Die LayWood-Serie

LayWoo-D3 ist das Filament, mit dem im Jahr 2012 alles begann. Dieses Filament besteht zu 40 % aus Holzfasern und seine Oberfläche ähnelt der von Holz. Es kann geschliffen und lackiert werden und ändert seine Farbe je nach Extrusionstemperatur, was es perfekt für den 3D-Druck von dekorativen Gegenständen wie Heimdekor oder Holzleisten macht.

Bild 2: LayWoo-D3 (rechts) und LayWood Flex (links) von Lay Filaments. Quelle: Lay Filaments.

Laywood Flex wurde aus LayWoo-D3 durch Hinzufügen von Flexibilisierungskomponenten entwickelt. Es besteht aus 35 % Holzfasern, einem Polymerbindemittel und einem Flexibilisator. Wie Laywoo-D3 kann es geschliffen und gestrichen werden, und die Extrusionstemperatur verändert seine Flexibilität und Farbe, wodurch der Jahresringeffekt erzeugt werden kann.

LayBrick und LayCeramic

LayBrick besteht aus Sandstein und einem Polymerbindemittel, und seine Oberfläche ähnelt Stein oder Keramik, obwohl es sich von den Eigenschaften her nicht um ein Keramikfilament handelt. Seine Rauheit nimmt je nach Extrusionstemperatur zu oder ab. Wie LayWood eignet sich LayBrick perfekt für den Druck dekorativer 3D-Teile oder für den Druck von Architekturmodellen.

Bild 3: Die LayBrick (links) und LayCeramic (rechts) Filamente von Kai Parthy. Quelle: Lay Filamente.

LayCeramic hingegen ist ein Filament mit tatsächlichen Keramikeigenschaften. Ein mit diesem Filament 3D-gedrucktes Objekt muss einem Entbinderungs- und Sinterungsprozess unterzogen werden, um das Polymerbindemittel zu entfernen und das Teil vollständig keramisch zu machen. Anschließend kann das Teil weiter bearbeitet (z. B. emailliert) werden, um ihm ein keramisches Aussehen zu verleihen.

Reflect-o-Lay

Reflect-O-Lay ist ein Filament aus semiflexiblem PLA und retroreflektierenden Perlen, eine weitere Erfindung von Kai Parthy. Das Filament ist mit Millionen von reflektierenden Pigmenten gefüllt, die bei Beleuchtung durch eine Taschenlampe oder Autoscheinwerfer unabhängig vom Winkel intensiv leuchten. 

Video 2: Die Theorie hinter dem Reflect-O-Lay-Filamente. Quelle: Lay Filaments.

Reflect-O-Lay can be used to 3D print bicycle accessories or passive signaling for traffic visibility and safety, or cool glow-in-the-dark accessories. 3D parts printed with Reflect-O-Lay are flexible and washable, so they can be glued or sewn onto clothing and washed without the risk of losing the reflective properties.

SoLay

Solay ist ein Filament, das so elastisch wie Gummi ist (Shore-Härte 90A) und in ähnlicher Weise wie Gummi verwendet werden soll, zum Beispiel für Schuhsohlen, Gürtel oder Armbänder. Es wurde mit Blick auf den Textilsektor entwickelt, kann aber auch in anderen Branchen verwendet werden, sowohl für das Prototyping als auch für den 3D-Druck von Endverbrauchsteilen. Es eignet sich perfekt für den 3D-Druck von Versuchsschuhen, da es (sowohl das Filament als auch das gedruckte Teil) mit alkoholbasierten Tinten bemalt werden kann. 

Bild 4: Färben eines mit dem Solay-Filament gedruckten Teils. Quelle: Lay Filaments.

Es ist einfach, 3D zu drucken, und es wird empfohlen, dies auf einem 3D-Drucker mit Direktextruder (besser für flexible Filamente) zu tun, wie dem Raise 3D Pro2-Drucker oder dem Creality CR-10-Drucker.

MoldLay

MoldLay ist die neueste Veröffentlichung von aKai Parthy. Es ist ein Filament mit wachsähnlichen Eigenschaften. Es wurde für den Druck von 3D-Formen für das Wachsausschmelzverfahren sowie von Dauerformen für Metalle entwickelt. Es weist fast keine Dehnungen auf und benötigt kein Wärmebett für den 3D-Druck. Beim Wachsausschmelzverfahren wird die Form von Beton umgeben und das Filamentmodell schmilzt darin und hinterlässt eine Form, die mit dem gewünschten geschmolzenen Metall gefüllt wird.

Video 3: Wachsausschmelzverfahren mit dem MoldLay-Filament. Quelle: Lay Filaments.

Sobald das Stück fertig ist, kann der restliche Beton entfernt werden, indem das Stück einige Stunden lang in ein Bad mit Zitronensäure getaucht wird. MoldLay macht das Gießverfahren einfacher, kostengünstiger und schneller als das traditionelle Wachsausschmelzverfahren. Beim Schmelzen werden keine giftigen Dämpfe freigesetzt, und es ist keine spezielle Ausrüstung erforderlich, da MoldLay in einem normalen Küchenofen gegossen werden kann.

Die PoroLay-Serie

Lay-Fomm und Gel-Lay sind zwei sehr einzigartige Filamente aus der PoroLay-Familie. Die Materialien der PoroLay-Familie wurden für den 3D-Druck von mikroporösen, schwimmfähigen und dehnbaren schaumstoff-, gummi- oder lederähnlichen Objekten entwickelt.

Lay-Fomm, erhältlich in zwei Varianten: LayFomm 40 (Shore-Härte 40A) und LayFomm 60 (Shore 60A), ist hochporös und teilweise löslich. Es wird aus einem Polymer und PVA, einem löslichen Material, hergestellt. Das 3D-gedruckte Objekt ist steif und fest, aber wenn es in Wasser gelegt wird, löst sich das PVA auf und es bleibt ein mikroporöses, elastisches Gummiobjekt zurück. Es ist ideal für den 3D-Druck von elastischen, schwammartigen Objekten, z. B. einer Simulation von Meereslebewesen. Je länger die Einweichzeit, desto flexibler wird das Objekt. Darüber hinaus können mit LayFomm 3D-gedruckte Teile mit anderen Flüssigkeiten wie Öl, Glycerin, Tinten, Salzlösungen oder ionischen Flüssigkeiten benetzt oder elektrisch leitfähig gemacht werden.

Video 4: Ein Schwamm, der mit dem LayFomm Filament 3D-gedruckt wurde. Quelle: Lay Filaments.

GelLay hingegen imitiert Gelatine, wenn es mit Wasser in Berührung kommt. Es besteht aus einem TPE-Elastomer und einem löslichen PVA. Es ist sehr nützlich für den 3D-Druck weicher Objekte für Anwendungen, bei denen Wasserkontakt und Auftrieb erforderlich sind, beispielsweise in der Biomechanik. 

Video 5: 3D-Druck mit dem GelLay-Filament von Kai Parthy. Quelle: Lay Filaments.

Das 3D-gedruckte Objekt ist fest und starr, aber sobald es mit Wasser abgespült oder in Wasser getaucht wird, löst sich das PVA im GelLay auf und das Objekt erhält gelatineartige Eigenschaften. Ähnlich wie das LayFomm-Filament kann das GelLay-Filament mit anderen Flüssigkeiten als Wasser befeuchtet werden, z. B. mit Öl, Glycerin, Tinten, Kochsalzlösungen, ionischen Flüssigkeiten oder um elektrisch leitfähig zu sein.

Die LayAway-Serie

Die LayAways-Serie ist eine Familie von Trägermaterialien von kai Parthy und besteht aus EthyLay, High-T-Lay (früher bekannt als Chamberlay), LayCloud und LayPVA. Die Trägermaterialien helfen bei der Herstellung komplexer und komplizierter Strukturen beim 3D-Druck mit der FDM-Technologie. Sobald das Objekt 3D-gedruckt ist, wird der Träger manuell oder durch Auflösen entfernt. Für den 3D-Druck mit Trägermaterialien wird ein 3D-Drucker mit einem Doppelextruder benötigt, z. B. der BCN Epsilon W27-Drucker oder der Raise3D E2-Drucker.

High-T-Lay, früher Chamberlay, ist ein wasserlösliches Hochtemperatur-Trägerfilament für Materialien mit hoher Erweichungstemperatur. Es kann sowohl mit technischen Materialien wie PC oder POM als auch mit Standardfilamenten wie ABS kombiniert werden, da es eine Extrusionstemperatur von 240 ºC aufweist und über einen längeren Zeitraum Kammertemperaturen von etwa 100 ºC standhalten kann. High-T-Lay kann in Wasser aufgelöst werden, so dass kein belüfteter Arbeitsbereich erforderlich ist, wie dies bei der Arbeit mit D-Limonen der Fall ist, einem Lösungsmittel, das bei der Arbeit mit anderen Trägermaterialien wie HiPS erforderlich ist.

Bild 5: Das High-T-Lay-Trägermaterial für Hochtemperaturwerkstoffe. Quelle: Lay Filaments.

LayCloud ist das erste auf dem Markt erhältliche Trägermaterial, das speziell für die Verwendung mit flexiblen oder semiflexiblen Filamenten wie TPU und TPE entwickelt wurde. Es kann bei Temperaturen von bis zu 240 °C gedruckt werden und löst sich sowohl in heißem als auch in kaltem Wasser auf, wobei heißes Wasser den Prozess beschleunigt. Da es wasserlöslich ist, bietet es einen praktischen Vorteil für Trägermaterialien wie HiPS, die D-Limonen als Lösungsmittel benötigen, eine Substanz, die in gut belüfteten Bereichen mit Schutzausrüstung verwendet werden muss. 

Bild 6: Die LayCloud-Unterstützungsmaterialien aus der LayAway-Serie. Quelle: Lay Filaments.

LayPVA ist ein weiteres lösliches Filament von Kai Parthy. PVA (Polyvinylacetat) ist ein wasserlösliches Material, das häufig als Trägermaterial verwendet wird. Es gibt keine giftigen Dämpfe ab, ist farblos und kann sowohl in heißem als auch in kaltem Wasser aufgelöst werden, wobei sich LayPVA ähnlich wie LayCloud in heißem Wasser schneller auflöst. Es ist etwas steifer als andere PVA-Filamente und lässt sich daher leichter drucken. Es ist für die Verwendung mit PLA, ABS und Nylon vorgesehen. LayPVA wurde so entwickelt, dass es widerstandsfähiger gegen Wärmeverformung und thermischen Abbau im Extruder ist, was bei anderen PVA-Filamenten oft ein Problem darstellt. Daher kann es in 3D-Druckern mit einem beheizten Bett verwendet werden und haftet trotzdem gut.

Einzigartige und visionäre 3D-Druckmaterialien

Kai Parthy ist ein äußerst kreativer und produktiver Materialentwickler. Ungefähr jedes Jahr bringt er ein neues, unvorstellbares Filament auf den Markt und hat mittlerweile rund ein Dutzend origineller und unübertroffener Materialien in seinem Portfolio.

Lay Filaments sind sehr vielseitig und können in vielen Bereichen, von Anwendern mit unterschiedlichen Fähigkeiten und für zahlreiche Anwendungen verwendet werden, wie z. B. Formen, Stützen, Pflanzenwachstumsgrundlagen, dekorative Holz- und Keramikartikel, Textilien, Zubehör für die Verkehrssicherheit oder Schwämme und gelatinöse Objekte.

Die 3D-Druckergemeinde wartet ungeduldig auf Kai Parthys nächstes geniales Material. Mögen die nächsten 10 Jahre seiner Arbeit weitere hochmoderne Filamente für die neuen Anforderungen bringen, die in der additiven Fertigung jeden Tag entstehen.