Obsidian PA6+CF (Alternative zu ONYX Markforged)

3DXtech ist ein technischer Filamenthersteller aus den Vereinigten Staaten, der seit 2014 im Geschäft ist. Das Unternehmen konzentriert sich auf die Entwicklung innovativer Polymerfilamente und kundenspezifischer Mischungen, die hochentwickelte funktionale Anforderungen des Marktes für additive Fertigung erfüllen. 3DXtech verfügt über eine breite Palette von Materialien, einschließlich technischer und fortschrittlicher Materialien und Stützfilamente. Nach eigenen Angaben zielen die Produkte von 3DXtech auf "schwierige Endanwendungen, bei denen Funktionalität im Vordergrund steht". Ihre Spezialität sind Filamente, die mit Kohlenstofffasern angereichert sind, wie z. B. das Obsidian PA CF Filament.

Das Obsidian PA6 CF Filament von 3DXtech wurde als günstigerer Ersatz für das Markforged Onyx Filament entwickelt (>30 % Einsparung) und ist mit allen Markforged 3D-Druckern und allen Druckern kompatibel, die PA6 CF Filamente drucken können. Das Obsidian PA CF besteht aus >80 % PA6-Copolymer und <20 % hochwertiger Hochmodul-Kohlefaser.

Bild 1: Mit dem Obsidian PA CF bedrucktes Teil. Quelle: 3DXtech.

Nylon (PA) ist ein synthetisches Polymer aus der Gruppe der Polyamide. Es ist ein erschwingliches und äußerst vielseitiges Material, das aufgrund seiner Haltbarkeit, Flexibilität, Thermoplastizität und Beständigkeit gegen Abrieb, Stöße, Reibung, Korrosion und Chemikalien häufig im 3D-Druck eingesetzt wird. Zunächst wurde es hauptsächlich in der Konsumgüterindustrie verwendet (Zahnbürsten, Damenstrümpfe), doch schon bald fand Nylon auch andere, fortschrittlichere Verwendungszwecke, z. B. für die Herstellung von Fallschirmen, Seilen, Schutzwesten und Helmauskleidungen für die US-Armee.

Heutzutage wird Nylon für so unterschiedliche Zwecke wie Angelschnüre, Gitarrensaiten, Reißverschlüsse, Produkte der Lebensmittelindustrie, chirurgische Produkte, Schrauben, Industriemaschinen, die Automobil- und Raumfahrtindustrie und den Sport verwendet.

Im 3D-Druck kommt es in Form von Pulver (SLS und MJF), Pellets und Filament (FDM) vor. Die wichtigsten Nylonarten, die im 3D-Druck verwendet werden, sind PA12 (Automobil, Maschinen, Industrie) und PA6. PA6, auch bekannt als Polycaprolactam, ist dank seines hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnisses das am häufigsten verwendete Polyamid. Es zeichnet sich durch seine Zähigkeit, kurz- und langfristige Wärmebeständigkeit, Beständigkeit gegen aliphatische Kohlenwasserstoffe (Öl/Gas/Schmierstoffe), gute Oberflächen- und Verarbeitungseigenschaften sowie Streckgrenze aus.

Der Zusatz von Karbonfasern

Filamente für technische Anwendungen werden häufig mit Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärkt, um das Filament besser für die vorgesehene Aufgabe zu rüsten. Durch die Zugabe von Kohlenstofffasern (CF) wird das Filament steifer und formstabiler, was zu einem geringeren Risiko des warping führt. Teile, die mit CF-verstärktem Filament gedruckt werden, sind aufgrund ihres geringeren Gewichts ein hervorragender Ersatz für Metallteile. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich mit CF verstärkte Kunststoffe perfekt für die Automobilindustrie (hohe Zugfestigkeit und Modul, hohe Temperaturtoleranz und geringe Wärmeausdehnung) und die Luft- und Raumfahrtindustrie (bis zu 50 % weniger Gewicht bei gleichbleibender Funktionalität).

Bild 2: Größenvergleich zwischen einer Kohlenstofffaser und einem menschlichen Haar. Quelle: 3DXtech.

3DXtechs Obsidian PA6 CF

Dieses PA6 CF-Filament ist mit 5-10 μm breiten Kohlenstofffasern verstärkt, die entlang der Achse des Filaments ausgerichtet sind, was dem Material hervorragende strukturelle, mechanische und thermische Eigenschaften verleiht und das Beste aus dem Nylon und den Kohlenstofffasern herausholt. Obsidian PA6 CF zeichnet sich durch geringe warping, geringe Schrumpfung, einen niedrigen CTE (Wärmeausdehnungskoeffizient) und einen guten Materialfluss aus, was es zu einem leicht zu druckenden Filament macht.

Dieses Material ist sowohl für das Prototyping als auch für die Produktion von Endverbrauchsteilen ideal. Es ist auch möglich, komplexe Teile mit einem 3D-Drucker mit Doppelextruder herzustellen, wobei Obsidian PA6 CF als Baumaterial in einem Extruder und ein Stützfilament im anderen verwendet wird. Das empfohlene Stützfilament für dieses Material ist das wasserlösliche AquaTek X1 UMS Stützfilament.

Obsidian PA6 CF eignet sich ideal für 3D-Druckelemente, die steif, aber auch leicht sein müssen, was es zum Material der Wahl für die Luft- und Raumfahrt, das Bauwesen, das Militär und den Motorsport macht.