Polymilchsäure (PLA), abgekürzt PLA , ist das am häufigsten verwendete Material im FDM (Fused Deposition Modeling), da es erschwinglich, stabil und einfach zu drucken ist, was in der 3D-Druckbranche einhellig anerkannt ist. Polyethylenterephthalatglykol-modifiziertes (PETG) ist jedoch ein immer beliebteres Material im 3D-Druck geworden. In diesem Artikel wird eine kurze Einführung in PETG und PLA gegeben.
Definition und Eigenschaften von PETG
PETG ist ein gängiges thermoplastisches Material im 3D-Druck. Der vollständige Name lautet Polyethylenterephthalatglykol-modifiziert. Es handelt sich um ein Copolymer-modifiziertes Material auf Basis von PET (Polyethylenterephthalat), bei dem zusätzliche Einheiten in die Molekülkonfiguration eingeführt werden. Glykol umfasst nicht nur Ethylenglykol, sondern auch verschiedene andere Diole. Eines der in PETG häufig vorkommenden Diole ist CHDM (1,4-Cyclohexandimethanol). PETG erbt die hervorragenden Eigenschaften von PET, wie hohe Festigkeit, Flammhemmung und chemische Stabilität, und verbessert gleichzeitig die Zähigkeit und Schlagfestigkeit von PET.
PETG weist hervorragende mechanische Eigenschaften auf, mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und Schlagfestigkeit, die den Druck von langlebigen und schlagfesten Teilen ermöglichen. Diese bedeutenden mechanischen Eigenschaften von PETG machen es für mechanische Komponenten, funktionale Prototypen und langlebige Objekte geeignet. Darüber hinaus weist PETG eine bewundernswerte chemische Stabilität auf. Es ist stark korrosionsbeständig gegenüber einigen Lösungsmitteln, Säuren, Basen und anderen Chemikalien. Darüber hinaus weist PETG eine gute optische Transparenz auf und kann daher durchscheinende und transparente Teile drucken. Die optische Transparenz von PETG ergibt sich aus seiner chemischen Zusammensetzung und Struktur. PETG ist ein Polyestermaterial und seine Molekülketten enthalten eine große Anzahl von Esterbindungen und Methylengruppen, die selbst kein sichtbares Licht absorbieren, was PETG eine gute optische Transparenz verleiht und es zu einem idealen Material für durchscheinende und transparente Teile macht. Dies ist ein einzigartiger Vorteil von PETG im Vergleich zu anderen gängigen 3D-Druckmaterialien wie ABS und PLA. Außerdem gilt PETG-Material als lebensmittelecht. Es kann zur Herstellung von Lebensmittelbehältern verwendet werden. Allerdings kann Fadenbildung ein Problem sein, das eine Optimierung der Druckparameter erfordert. Mit den richtigen Einstellungen können mit PETG Druckteile mit ästhetischer Oberflächenbeschaffenheit und genauen Abmessungen hergestellt werden.
PETG VS PLA Filament
A. Hauptunterschied zwischen PETG und PLA
I.Materialeigenschaften
PETG: PETG hat eine hohe Festigkeit, große Zähigkeit und hervorragende Schlagfestigkeit und kann großen Belastungen und Drücken standhalten. Es hat außerdem eine gute chemische Beständigkeit und Wärmestabilität und ist für verschiedene Anwendungen geeignet.
PLA: PLA hat eine geringere Festigkeit und eine relativ geringe Haltbarkeit, ist aber für einige leichte und nicht strukturelle Anwendungen geeignet. Es ist ein biologisch abbaubares Material, das umweltfreundlich ist.
| Mechanische Eigenschaften | PLA | PETG |
| Zugfestigkeit | 61 MPa | 61,4 MPa |
| Elastizitätsmodul | 3500 MPa | 2990 MPa |
| Bruchdehnung | 3,1 % | 5,3 % |
| Izod-Schlagzähigkeit | 32 kJ/m² | 35 kJ/m² |
II.Druckbarkeit
PETG: PETG hat einen höheren Schmelzpunkt und eine höhere Schmelzviskosität und erfordert daher höhere Druck- und Heizbetttemperaturen. Es neigt beim 3D-Druck sehr zur Fadenbildung. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, sind einige richtige Anpassungen erforderlich.
PLA: PLA hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine niedrigere Schmelzviskosität und daher ist seine Drucktemperatur niedriger als bei PETG. Es ist einfach zu drucken und für die meisten 3D-Drucker geeignet, was es anfängerfreundlich macht.
III. Biologische Abbaubarkeit
PETG: PETG ist kein biologisch abbaubares Material und zersetzt sich in der natürlichen Umgebung nur langsam. Es kann lange dauern, bis es sich in natürliche Substanzen zersetzt.
PLA: PLA ist ein biologisch abbaubares Material, das schnell abgebaut werden kann und sich schließlich in natürliche Substanzen zersetzt. Es ist umweltfreundlicher und für Einweg- und Kurzzeitanwendungen geeignet.
B. Vor- und Nachteile von PETG
Vorteile von PETG:
Festigkeit und Haltbarkeit: PETG ist fester und haltbarer als PLA und verträgt größere Belastungen und Stöße.
Chemische Beständigkeit: PETG hat eine bessere chemische Beständigkeit. Das Polymer PETG ist robust und resistent gegen eine Vielzahl korrosiver Verbindungen. Seine chemische Zusammensetzung verleiht ihm Widerstandsfähigkeit gegen die schädlichen Auswirkungen bestimmter ätzender Lösungen und saurer oder basischer Stoffe, die andernfalls seine strukturelle Integrität beeinträchtigen würden.
Transparenz: Aufgrund seiner einzigartigen chemischen Zusammensetzung und Struktur weist PETG eine gute optische Transparenz auf und ist
Hitzestabilität: PETG hat eine höhere Hitzestabilität und kann bei hohen Temperaturen seine Form und Festigkeit behalten.
Leicht zu formen: PETG ist sehr vielseitig, da es leicht vakuum- oder thermogeformt werden kann und hohen Drücken standhält, ohne dass die Gefahr einer Rissbildung besteht. Es kann durch Spritzgießen in verschiedene Formen gebracht oder zu Platten extrudiert werden.
Recyclingfähigkeit: PETG kann recycelt und zu neuen Produkten wiederverarbeitet werden, was der Kreislaufwirtschaft zugutekommt.
Nachteile von PETG:
Nicht biologisch abbaubar: PETG zersetzt sich in der natürlichen Umwelt langsam, ist nicht biologisch abbaubar und kann sich möglicherweise in der Umwelt anreichern.
Wasseraufnahme: Es weist eine hohe Wasseraufnahme auf. PETG nimmt bei unsachgemäßer Lagerung leicht Wasser auf. Dadurch werden die Teile spröder.
Genaue Druckanforderungen: Da PETG eher zum Stringing neigt als PLA oder ABS, müssen Sie mit den Rückzugs- und Überbrückungseinstellungen experimentieren, um qualitativ hochwertige Ausdrucke zu erzielen.
Vorteile von PLA:
Einfach zu drucken: PLA ist einfacher zu drucken, da es eine geringe Schrumpfung, gute Kompatibilität und hervorragende Haftung aufweist.
Biologische Abbaubarkeit: PLA ist ein biologisch abbaubares Material, das unter geeigneten Bedingungen schnell abgebaut und in natürliche Substanzen zersetzt werden kann.
Umweltfreundlich: PLA wird aus nachwachsenden Pflanzenstoffen hergestellt, ist relativ umweltfreundlich und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.
Geringe Wärmeschrumpfung: PLA weist eine relativ geringe Wärmeschrumpfungsrate auf, was beim Drucken großer Modelle von Vorteil ist und Druckverzerrungen reduziert.
Nachteile von PLA:
- Geringere Festigkeit und Haltbarkeit: Im Vergleich zu PETG weist PLA eine geringere Festigkeit und Haltbarkeit auf und ist nicht für Anwendungen geeignet, die eine hohe Festigkeit erfordern.
- Niedriger Schmelzpunkt: Der niedrige Schmelzpunkt von PLA führt dazu, dass es in Umgebungen mit hohen Temperaturen leicht weich wird und sich verformt.
Warum kann PETG PLA und PLA+ nicht ersetzen?
Basierend auf dem obigen Vergleich ist es offensichtlich, dass PETG PLA in verschiedenen Aspekten übertrifft. PETG ist nicht nur oft günstiger als PLA+ , sondern kann sogar billiger als PLA selbst sein. Trotz dieser Vorteile hat es PETG jedoch nicht geschafft, PLA zu ersetzen. Das Haupthindernis liegt darin, dass PETG schwieriger zu drucken und nicht sehr anfängerfreundlich ist.
Anwendungen von PETG
Fertigungsindustrie: PETG wird in der Fertigungsindustrie häufig zur Herstellung von Industriekomponenten und Funktionsprototypen eingesetzt. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und Haltbarkeit eignet es sich für die Herstellung mechanischer Teile und Vorrichtungen. Darüber hinaus ermöglicht die chemische Beständigkeit von PETG die Verwendung bei der Herstellung von Komponenten, die mit Chemikalien in Kontakt kommen, wie beispielsweise Rohre und Ventile, die als chemische Verarbeitungsgeräte dienen.
Medizinischer Bereich: Einige PETG-Materialien weisen eine ausgezeichnete Biokompatibilität und Transparenz auf, die im medizinischen Bereich weit verbreitet eingesetzt werden können. Sie können zur Herstellung medizinischer Geräte, medizinischer Modelle, Maskenrahmen, Reagenzglasgestelle und mehr verwendet werden. Die Biokompatibilität einiger PETG-Materialien macht sie für Anwendungen mit menschlichem Kontakt geeignet, während ihre Transparenz eine klare visuelle Beobachtung ermöglicht.
Verpackungsindustrie: PETG wird in der Verpackungsindustrie häufig verwendet. Es kann zur Herstellung transparenter Verpackungsboxen, Flaschen, Behälter und mehr verwendet werden. Die Schlagfestigkeit und Haltbarkeit von PETG gewährleisten den Schutz verpackter Artikel vor Beschädigungen. Darüber hinaus ermöglicht seine chemische Beständigkeit einen sicheren Kontakt mit verschiedenen Chemikalien.
Kreatives Design: Aufgrund seiner hervorragenden Transparenz und Färbbarkeit erschließt PETG das Potenzial für den Bereich des kreativen Designs. Es kann zur Herstellung von Lampenschirmen, Dekorationsgegenständen und Kunstwerken verwendet werden. Die Vielseitigkeit von PETG ermöglicht es Designern, verschiedene Formen und komplexe Strukturen zu erzielen.
Bildungssektor: PETG ist ein relativ sicheres Material und kann in der 3D-Druckausbildung in Schulen und Bildungseinrichtungen eingesetzt werden. Schüler können PETG verwenden, um Modelle, Prototypen und greifbare Displays herzustellen und so ihr Verständnis von Objektstrukturen und Designprinzipien zu verbessern.
Beschilderung und Displays: PETG wird häufig für Verkaufsständer und Displays verwendet. Da es sich leicht mit transparenten Farben einfärben lässt, eignet es sich auch sehr gut für Beschilderungen.
Tipps zum PETG - Druck
- Temperatur: In Anbetracht der Festigkeit und Oberflächenästhetik der gedruckten Modelle können die Ergebnisse je nach verwendetem 3D-Drucker und Filament erheblich variieren. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, ein grundlegendes Prinzip einzuhalten:
a. Passen Sie die Temperatur entsprechend an, um die Optik zu verbessern. Die PETG-Drucktemperatur beträgt 230–240 °C.
b. Wenn das Modell eine höhere Festigkeit erfordert, erhöhen Sie die Drucktemperatur.
- Kühlung: PETG weist unterschiedliche Kühlanforderungen auf. Es sollte weder unzureichend noch übermäßig gekühlt werden, da letzteres die Schichthaftung beeinträchtigen kann. Unterschiedliche Maschinenspezifikationen und Lüfteranforderungen machen es unpraktisch, genaue Werte für die Kühlintensität anzugeben. Folglich müssen die spezifischen Kühlparameter entsprechend den realen Gegebenheiten fein abgestimmt werden. Hierin liegt ein Leitprinzip: Maximieren Sie die Kühlintensität, während Sie die Robustheit des Modells sicherstellen, um das gewünschte ästhetische Ergebnis zu erzielen. Wenn beispielsweise eine Kühlung von 100 % die Modellstärke erheblich verringert, reduzieren Sie die Kühlintensität schrittweise um 20 %. Drucken Sie mit diesem Ansatz einen Temperaturturm, um die optimale Lüfterintensität zu ermitteln.
- Rückzug: Das Festlegen von Rückzugsparametern zielt darauf ab, Stringing zu vermeiden. Am Beispiel von SUNLU PETG sind 220 Grad Celsius die Mindesttemperaturschwelle für die Aufrechterhaltung einer akzeptablen Modellfestigkeit. Das Drucken eines Rückzugstestturms ist eine gute Möglichkeit, Stringing zu bekämpfen. Die regulären Rückzugsbereiche der Testtürme betragen im Allgemeinen 1–3 mm für nahe Extruder und 4–10 mm für entfernte Extruder. Bei merklichem Stringing trotz hoher Rückzugseinstellungen sollten Sie eine Erhöhung der Rückzugsgeschwindigkeit in Betracht ziehen. Zu hohe Rückzugswerte können kleine Schönheitsfehler auf der Oberfläche des Modells hinterlassen und das Risiko einer Filamentverstopfung erhöhen.
- Betthaftung: PETG kühlt schnell ab, ist begrenzt flüssig und neigt zur Düsenhaftung. Daher ist es ratsam, den Z-Achsen-Versatz um etwa 0,05 mm leicht zu erhöhen. Alternativ kann die Verwendung eines Glasbetts in Verbindung mit PVP-Kleber die Betthaftung verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PETG ein Material ist, das die Vorteile von ABS und PLA vereint. Es erreicht eine Druckqualität ähnlich der von PLA und weist gleichzeitig die Festigkeit und Haltbarkeit von ABS auf. Darüber hinaus weist PETG eine hervorragende Transparenz und Hitzebeständigkeit auf und erfüllt damit eine Vielzahl von Benutzeranforderungen. Es ist jedoch zu beachten, dass PETG höhere Anforderungen an die Drucktechnik stellt.
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