Als wir im Jahr 2022 PA11 Carbon Fiber auf den Markt brachten, gab es noch keine geschlossenen 3D-Drucker mit einer ausreichend starken Heizleistung, um Materialien wie reine Polyamide zu verarbeiten. Zwar ließen sich kleine Teile drucken, doch die Ausfallrate war hoch. Heute jedoch, mit vollständig geschlossenen Druckern wie dem Prusa CORE One+, dem CORE One L und Prusa Pro HT90 sieht die Sache ganz anders aus. Dank höherer Kammern-Temperaturen, einer stabilen Umgebung und ohne Zugluft ist es möglich, sogar reines PA11 zu drucken.

Aus diesem Grund haben wir uns entschlossen, Prusament PA11 Natural herzustellen – ohne die im Polymer eingebundene Kohlefaser. Warum bringen wir diese Version auf den Markt, wenn wir doch bereits die kohlefasergefüllte Variante anbieten? Ist das nicht einfach ein Rückschritt? Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen diesen beiden Varianten, und es dreht sich alles um die mechanischen Eigenschaften des Materials. Während das PA11 Carbon Fiber eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit und Dimensionsstabilität bietet, bietet das Pure PA11 perfekte Schicht-zu-Schicht-Haftung und hervorragende Gleiteigenschaften.

Was ist PA11 und woraus wird es gemacht?

PA11 (Polyamid) ist ein teilkristalliner Thermoplast, der aus Rizinusöl gemacht wird. Es zeichnet sich durch hohe Schlagzähigkeit (auch bei niedrigen Temperaturen), hervorragende Verschleißfestigkeit, ausgezeichnete Gleiteigenschaften und hohe UV-Beständigkeit aus. Das Material eignet sich für verschiedene bewegliche Teile und biegsame Bauteile, auch für langlebige Anwendungen im Außenbereich.

Gardena-Schlauchverbinder von Brotpeter: Ein Beispiel für den Einsatz im Außenbereich mit hoher UV- und mechanischer Beständigkeit.

Grundlegende mechanische Eigenschaften des Materials

• Zugfestigkeit XY: 38,3 MPa
• Zugfestigkeit XZ: 39,5 MPa
• Anisotropiekoeffizient der Zugfestigkeit: r=0,84
• Charpy-Schlagzähigkeit (gekerbte Probe XY): 12,9 kJ/m^²
• Charpy-Schlagzähigkeit (gekerbte Probe XZ): 11,7 kJ/m^²
• Wärmeformbeständigkeitstemperatur (Belastung 1,8 MPa): 58,7 °C
• Wärmeformbeständigkeitstemperatur (Belastung 0,45 MPa): 122,5 °C

Höchster Anisotropiekoeffizient der Zugfestigkeit

Prusament PA11 Natural weist den höchsten Anisotropiekoeffizienten der Zugfestigkeit aller Prusament-Materialien auf. Das bedeutet, dass das Material wesentlich bruchfester ist und Belastungen in jeder Richtung standhält, unabhängig von der Ausrichtung der Schichten.

Der Anisotropiekoeffizient der Zugfestigkeit von Prusament PA11 erreicht r = 0,84, wenn es mit dem Prusa CORE One+ gedruckt wird. An zweiter Stelle steht Prusament PLA High Speed mit r = 0,60. Zum schnellen Vergleich: PLA und PC Blend weisen beide einen Wert von r = 0,33 auf, während PETG einen Wert von r = 0,38 aufweist.

Weitere Informationen zum Anisotropiekoeffizienten der Zugfestigkeit finden Sie in unserem Artikel zur Markteinführung von PLA High Speed, in dem wir diesen Wert erstmals vorgestellt haben.

Dieser Regenschirmhalter, der vertikal zur Druckfläche gedruckt wurde, ist ein gutes Beispiel dafür, wie der Anisotropiekoeffizient der Zugfestigkeit funktioniert: Das Material hält hohen Kräften stand, ohne dass es zwischen den Schichten zu Brüchen kommt. Zudem bietet Prusament PA11 eine gute UV-Beständigkeit, wodurch es sich gut für den längeren Einsatz im Außenbereich eignet.

Hervorragende Gleiteigenschaften

Ein weiterer großer Vorteil von Polyamiden (im Allgemeinen) sind ihre Gleiteigenschaften. Die Polyamid-Teile weisen bei Kontakt eine sehr geringe Reibung auf. Bewegliche Bauteile aus diesen Materialien können extrem lange Betriebszeiten ohne Verschleiß durchhalten. Dadurch eignet sich PA11 beispielsweise perfekt zum Drucken verschiedener Zahnräder.

Untersetzungsgetriebe für Robak 2 by robaki

Hohe chemische Beständigkeit

PA11 weist eine gute Beständigkeit gegenüber Laugen (z. B. NaOH), Alkoholen (Methanol, Ethanol), Toluol, Aceton, Motoröl, Benzin, Diesel usw. Diese Beständigkeit ist bei der Herstellung verschiedener Automobilkomponenten, Laborgeräte und anderer hochspezialisierter Anwendungsfälle von großem Nutzen.

Hohe Temperaturbeständigkeit nach dem Aushärten – bis zu 122 °C!

Das PA11 selbst weist im gedruckten Zustand eine geringe Hochtemperaturbeständigkeit auf und hält lediglich 58,7 °C stand. Während des 3D-Druckprozesses erreicht das Material nicht die vollständig kristalline Struktur, wodurch es deutlich weniger hitzebeständig ist. Durch Aushärten lässt sich diese Beständigkeit jedoch bei korrekter Durchführung auf 122,5 °C verbessern. Das ist ein Unterschied von 63,8 °C! So gehen Sie dabei richtig vor:

Zunächst benötigen Sie einen geeigneten Ofen bzw. Trockner. Wir bieten einen professionellen Memmert-Trockner an, für den Hobbygebrauch empfehlen wir jedoch den Sunlu FilaDryer E2, der auf bis zu 110 °C heizen kann. Zweitens müssen Sie dieses Temperverfahren befolgen:

1. Erhöhen Sie die Temperatur schrittweise mit einer Geschwindigkeit von 1,5 °C/min auf 110 °C
2. Halten Sie die Temperierungstemperatur 6–8 Stunden lang bei 110 °C
3. Kühlen Sie das Material mit einer Geschwindigkeit von 1,5 °C/min auf Raumtemperatur ab

Bitte beachten Sie, dass sich das Material nach dem Temperiervorgang leicht gelb verfärben kann.

Farben und Preise

Wir bringen Prusament PA11 zunächst in einer Farbe – „Natural“ – auf den Markt, weitere Farben sind jedoch in Vorbereitung. Die natürliche Farbe von PA11 ist durchscheinendes Gelbweiß mit einem leicht perlmuttartigen Schimmer. Sie können eine 800-g-Spule für XX USD (inkl. Einfuhrzölle) / YY EUR (inkl. MwSt.) erwerben.

Druckvorbereitungen und empfohlene Druckerausstattung

Das Prusament PA11 ist ein hygroskopisches Material und muss vor dem Drucken getrocknet werden. Wir empfehlen eine Trocknung bei 90 °C für 6–8 Stunden, um Fadenbildung und andere Druckprobleme zu vermeiden. Außerdem verlangsamt die Aufbewahrung des Filaments in einer Trockenbox die anschließende Feuchtigkeitsaufnahme erheblich.

Wir empfehlen dringend, in einer Enclosure mit aktivem Filtersystem zu drucken oder den Drucker in einem gut belüfteten Raum aufzustellen (siehe unser Sicherheitsdatenblatt). Beim Drucken von Polyamid wird ein relativ starker Geruch in die Luft freigesetzt und es werden potenziell gefährliche Partikel (UFP – ultrafeine Partikel) emittiert. Der Prusa CORE One+, CORE One L sowie Prusa Pro HT90 eignen sich perfekt für dieses Material, sofern sie mit dem fortschrittlichen Filtersystem ausgestattet sind. Außerdem bieten wir Enclosure (sowie ein fortschrittliches Filtersystem für die Original Prusa Enclosure) für die Modelle MK4S und XL an. Eine höhere Umgebungstemperatur im Inneren eines Gehäuses verringert zudem das Verziehen erheblich.

Drucken Sie es mit einem PA-Nylon-Druckblech

Das Drucken von Polyamiden auf handelsüblichen PEI-Druckblechen kann aufgrund der geringen Haftung schwierig sein. Kleine Bauteile aus Prusament PA11 Natural können auf dem satinierten Blech mit einem breiten Rand gedruckt werden. Wir empfehlen jedoch dringend die Verwendung unseres PA-Nylon-Blech, das speziell für Polyamide entwickelt wurde und das Drucken großer Modelle ohne zusätzliche Vorbereitungen ermöglicht.

Unser PA-Nylon-Druckblech weist eine matte Struktur auf, die der strukturierten Oberfläche des satinierten Blechs ähnelt, und eignet sich hervorragend für PA11. Für den erfolgreichen Druck kleiner Bauteile müssen Sie das Druckblech lediglich vor jedem Gebrauch mit Wasser abspülen. Dies gewährleistet ein einfaches Ablösen der Drucke und eine lange Lebensdauer des Blechs. Beim Drucken großer und überwiegend massiver Bauteile kann die Haftkraft jedoch zu hoch sein. Für solche Modelle empfehlen wir, eine sehr dünne Schicht Klebestift als Trennschicht auf die Oberfläche des Druckblechs aufzutragen.

Waschen Sie das Blech NICHT mit Aceton, IPA (Isopropylalkohol) oder anderen alkoholhaltigen Chemikalien (einschließlich Fensterreiniger, 3DLAC usw.). Die Verwendung von IPA (und anderen Chemikalien) macht die Oberfläche matt und verändert deren Struktur sowie die Haftkraft. Dies führt zu einer kürzeren Lebensdauer und einem deutlich höheren Risiko, das Blech zu beschädigen. Sichtbare Fettflecken auf der Druckoberfläche (z. B. Fingerabdrücke) können mit Wasser und Spülmittel gereinigt werden. Außerdem empfehlen wir, das Blech vor dem Wenden mit Spülmittel zu reinigen.

Weitere Informationen zum PA Nylon Druckblech finden Sie in unserem Ankündigungsartikel.

Und das war’s schon! Gefällt Ihnen unser altes und doch neues PA11? Teilen Sie uns Ihre Meinung in den Kommentaren mit. Wir können es kaum erwarten, Ihre neuen und beeindruckenden Kreationen zu sehen.

Viel Spaß beim Drucken!