Wir haben zwei neue professionelle Prusamente mit einzigartigen Eigenschaften auf den Markt gebracht. Außerdem haben wir ein brandneues PP Druckblech zum einfachen Drucken von Materialien aus Polypropylen. Jetzt ist es an der Zeit, sie gebührend zu begrüßen und einen genaueren Blick auf Prusament PP Carbon Fiber und PETG Magnetite 40% zu werfen. Während PP Carbon Fiber hochgradig chemisch beständig ist, enthält PETG Magnetite 40% Magnetitpulver, das zusätzliches Gewicht und paramagnetische Eigenschaften verleiht.

Prusament PP Carbon Fiber Black 650g

Lassen Sie uns zunächst über PP Carbon Fiber Black reden. PP (Polypropylen) ist ein Material, das häufig für Verpackungen verwendet wird und als sicheres, widerstandsfähiges und flexibles Material geschätzt wird. Sein Hauptvorteil ist die hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien.

Reines Polypropylen hat eine sehr geringe Formbeständigkeit. Wenn Sie schon einmal mit diesem Material gedruckt haben, haben Sie vielleicht die Erfahrung gemacht, dass es sich sehr stark verzieht und eine hohe Fehlerquote aufweist. Beim Prusament PP Carbon Fiber Black werden diese Probleme durch die Zugabe von Carbonfasern gelöst. Dadurch wird die Haftung zwischen den Schichten etwas schlechter und das Material wird zerbrechlicher und nicht biegbar. Mit anderen Worten: Das reine PP ist biegsam, während die PP- Carbonfasern brechen werden. Die Carbonfasern im Inneren des Materials machen es jedoch sehr einfach zum Drucken, auch in großen Volumina, und sorgen gleichzeitig für eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und eine verbesserte Temperaturbeständigkeit.

Einfaches Drucken mit unserem neuen PP Blech

Wir wollten unser neues PP so einfach wie möglich drucken. Deshalb haben wir ein brandneues PP-Blech, das die beste Lösung für das Drucken von Materialien auf Polypropylenbasis ist, entwickelt. Bei normalen PEI-Blechen ist die Oberflächenhaftung extrem gering, was nur durch zusätzliches Zubehör wie Polypropylen-Klebeband verbessert werden kann. Die Herstellung einer solchen Trennschicht nimmt einige Zeit in Anspruch und erfordert etwas Geschick. Außerdem hinterlässt das Klebeband Klebstoff auf der Druckoberfläche. Mit dem PP-Blech, brauchen Sie nur die Bleche auszutauschen und die Oberfläche wie gewohnt mit IPA zu entfetten.

Das Blech ist kompatibel mit den meisten PP, PLA, PETG, und flexiblen Filamenten. Sie können erhalten es in unserem E-Shop für 46.99 USD / 49.90 EUR (inkl. MwSt.).

Chemische Beständigkeit

Die hohe chemische Beständigkeit ist ohne Zweifel der größte Vorteil von Prusament PP Carbon Fiber. Nachfolgend finden Sie eine Liste verschiedener Chemikalien und wie Prusament PP Carbon Fiber ihnen widersteht. Es ist klar, dass dieses Material gegen verschiedene Lösungsmittel, nicht oxidierte Basen und Säuren sowie Öle beständig ist.

Substanz Konzentration (%) 20 °C 60 °C 100 °C
Aceton 100 A A
Benzol 100 B C C
Chloroform 100 C D D
Chromsäure 80 A
Ethylalkohol 96 A A (80 °C)
Formaldehyd 40 A A
Benzin 100 B C C
Chlorwasserstoffsäure 30 A B D
Wasserstoffperoxid 30 A D
Isopropylalkohol 100 A A
Motoröl 100 A B
Salpetersäure 60 A D (80 °C)
Paraffin 100 A B
Phosphorsäure 95 A A
Beschichtungslösungen A A
Schwefelsäure 60 A B (80 °C)
Toluol 100 C C
Wasser (destilliert, weich, hart und Dampf) A A A
Xylol 100 C C C

Liste einiger Chemikalien und ihre Wirkung auf Prusament PP Carbon Fiber. Bewertungssystem: A = vernachlässigbare Wirkung, B = begrenzte Absorption oder Angriff, C = starke Absorption und/oder schnelle Permeation, D = starker Angriff. Das Exemplar löst sich auf oder zerfällt.

Leichtgewichtig, aber dennoch haltbar

Das Prusament PP Carbon Fiber Black ist sehr leicht und dennoch haltbar, was es für den Einsatz in Flugzeugen/Drohnen geeignet macht, wo Gewichtsreduzierung ein Muss ist.

Preis und Gewicht

Aufgrund der geringeren Dichte (0,91 g/cm3) erhalten Sie 340 m Filament auf einer 650 g-Spule. Für das gleiche Gewicht von PETG würden Sie beispielsweise 224,25 m Filament erhalten, nur zum Vergleich. Die 650 g-Spule von PP Carbon Fiber kostet 69,99 USD / 74,99 EUR (inkl. MwSt.).

Verwendungsbeispiele

Das Prusament PP Carbon Fiber ist für jeden Einsatz geeignet, bei dem Hitze- und Chemikalienbeständigkeit ein Muss sind. Zum Beispiel Laborgeräte, Öltanks, Deckel und Verschlüsse von Chemikalienkanistern, Chlorspender, hitzebelastete Teile, RC-Flugzeugteile usw.

Kanister für Bremsflüssigkeit
(Beständigkeit gegen verschiedene Chemikalien, sogar Öle)
Kanisterdeckel
(Ersatz für chemikalienbeständige Teile)
Modell von Auspuffrohren
(Beispiel einer gut gedruckten visuellen Komponente)
Chemisch resistenter Kanister
(Ein weiteres Beispiel für chemisch resistente Komponenten)
Ständer für Fläschchen
(Hitze- und chemikalienbeständige Komponenten für den Einsatz im Labor)
Chlorspender für den Pool
(Chemikalienbeständiges Teil)

Prusament PETG Magnetite 40% Grey 1 kg

Und nun zu etwas ganz anderem. Wieder einmal haben wir beschlossen, ein neues, einzigartiges Material zu entwickeln. Ein Material, das sonst nirgendwo zu finden ist. Wir haben unser Prusament PETG als bindendes Polymer verwendet und es mit feinem Magnetitpulver gefüllt, das dem Filament paramagnetische Eigenschaften verleiht, ihm zusätzliches Gewicht verleiht und ihm eine attraktive dunkelgraue Farbe verleiht.

Wir haben hart daran gearbeitet, dieses Material sowohl einfach zu drucken als auch für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen geeignet zu machen. Und die Ergebnisse sind sehr überzeugend – alles was Sie brauchen ist eine gehärtete Düse, und Sie können praktisch alles drucken, was paramagnetische Eigenschaften erfordert. Dieses Material ist zum Beispiel ideal für die Herstellung von Komponenten, die in der Automatisierungstechnik verwendet werden, wie Magnetschalter, Potentiometer und Induktionssensoren. Allerdings ist es nicht auf den professionellen Einsatz beschränkt – es eignet sich auch hervorragend für den Hobbybereich. Bevor wir uns mit den physikalischen Eigenschaften befassen, müssen wir eine Sache erwähnen: Dieses Filament ist nicht von sich aus magnetisch, es kann also nicht verwendet werden, um z.B. magnetische Aufsätze für Ihren Kühlschrank zu drucken. Wir werden das in den folgenden Kapiteln ausführlich erklären. Und machen Sie sich darauf gefasst, dass es ein bisschen technisch wird.

Was ist Magnetit

Reines Magnetit (chemische Formel Fe3O4) ist ein schwarzes, ferrimagnetisches Mineral und eines der wichtigsten Eisenerze. Es ist bekannt für seine Verwendung bei der Herstellung von Stahl, aber Sie haben vielleicht auch schon andere Anwendungen gesehen, wie z.B. Ferrofluide oder die Reinigung von Wasser von Schwermetallen und Mikroorganismen.

Die physikalischen Eigenschaften des Materials

Zunächst einmal ist es wichtig zu erklären, was Paramagnetismus bedeutet. Während reines Magnetit ferrimagnetisch ist, was bedeutet, dass das Material in einen Dauermagneten umgewandelt werden kann, ist dies nicht unbedingt der Fall bei Prusament PETG Magnetite 40%. Wenn es in PETG gebunden ist, verleiht das Magnetit-Pulver dem 3D-gedruckten Objekt paramagnetische Eigenschaften. Paramagnetismus ist eine Form des Magnetismus, bei der das Material selbst nicht die ursprüngliche Quelle des Magnetfeldes ist, sondern von dem äußeren Magnetfeld angezogen werden kann und dann ein internes Magnetfeld bildet, das in Richtung des angelegten Magnetfeldes liegt. Für den Laien ausgedrückt: das Prusament PETG Magnetite funktioniert nicht als Magnet, sondern wird von einem Magnetfeld angezogen, genau wie ein Stück Eisen (nur ein wenig schwächer).

Theoretisch, kann Prusament PETG Magnetite 40% in einen Dauermagneten verwandelt werden, ebenso wie reines Magnetit. Allerdings beeinträchtigt PETG als bindendes Polymer die magnetischen Domänen stark und verhindert eine Änderung ihrer Ausrichtung, da die Magnetitpartikel im Inneren des 3D-gedruckten Modells nicht homogen verteilt sind. Um das 3D-gedruckte Objekt in einen Permanentmagneten zu verwandeln, wäre daher ein extrem starkes Magnetfeld erforderlich, das nur mit speziellen Geräten unter Laborbedingungen erreicht werden könnte.

Der hohe Anteil des Magnetitpulvers verleiht dem Material eine höhere Dichte. Mit 1,82 g/cm3 ist das Material schwerer als Wasser und kann bei verschiedenen Anwendungen helfen, bei denen zusätzliches Gewicht ein Muss ist.

Das Magnetitpulver ist ein hochgradig abrasives Material, so dass eine eine gehärtete Düse erforderlich ist, wenn Sie dieses Material drucken. Die Feuchtigkeitsaufnahme ist vernachlässigbar, ebenso wie die Verformung: Sie benötigen keine besonderen Geräte oder Vorbereitungen, um dieses Prusament zu drucken.

Messung der magnetischen Eigenschaften

Wir fragten das CEITEC (Central European Institute of Technology) aus Brünn, um die magnetischen Eigenschaften von 3D gedruckten Teilen zu messen, die mit Prusament PETG Magnetite 40% gedruckt wurden. Hier präsentieren wir Ihnen die Ergebnisse mit dem gesamten Testverfahren, damit Sie die Eigenschaften des Materials besser verstehen. Wenn Sie sich nicht mit der Physik hinter diesem Material befassen möchten, können Sie dieses Kapitel gerne überspringen.

1) Vorbereitung der Testobjekte

Für den Test wurden zwei Arten von Objekten gedruckt: ein Würfel und ein Zylinder. Der Würfel hatte die Abmessungen 4x4x4 mm und der Zylinder hatte eine Höhe von 4 mm und einen Durchmesser von 2 mm. Beide Objekte wurden mit dem Original Prusa MK3S+ 3D Drucker mit den folgenden PrusaSlicer Einstellungen gedruckt:

  • Düsen-Durchmesser: 0,25 mm
  • Schichthöhe: 0,07 mm (Ultra Detail MK3 Voreinstellung)
  • Perimeter: 3
  • Untere Schichten: 8
  • Obere Schichten: 11
  • Düsentemperatur: 250 °C
  • Heizbetttemperatur: 85 °C erste Schicht, 90 °C andere Schichten
  • Extrusionsmultiplikator: 1,04
  • Kühlung: 30 – 50%

Abb. 1: 3D-gedruckte Testobjekte und die Magnetfeldausrichtung während der Tests

2) Messungen

Die magnetischen Eigenschaften der 3D-gedruckten Testobjekte wurden mit einem Magnetometer mit schwingender Probe beim CEITEC gemessen. Die Objekte wurden sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Position getestet, um festzustellen, ob die 3D-gedruckten Schichten einen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des Objekts haben.

Abb.2: Abhängigkeit der magnetischen Flussdichte von der Magnetfeldstärke in den getesteten Zylinderkörpern

3) Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse der Messungen an unseren Testobjekten sind in der obigen Grafik dargestellt. Die in der Grafik sichtbare dünne Hysteresekurve ist typisch für weiche (paramagnetische) Magnete. Hartmagnete (Permanentmagnete) hingegen würden Ergebnisse liefern, die als Hysteresekurve mit einer größeren Spanne auf der Skala der magnetischen Feldstärke (H) dargestellt sind. Außerdem würde ihre magnetische Flussdichte (magnetische Induktion, B) Dutzende oder Hunderte von mT erreichen.

Bevor wir nun tiefer in die Ergebnisse eintauchen, sollten wir einige grundlegende Begriffe erläutern:

Sättigungsmagnetisierung MS – ein Zustand, in dem alle Vektoren aller magnetischen Domänen und ihre Momente in einem Testobjekt in Richtung eines externen Magnetfelds ausgerichtet sind und die Materialmagnetisierung nicht zunimmt.

Magnetische Domäne – ein Bereich von Atomen innerhalb eines magnetischen Materials, der seinen Ursprung in der Orbitalbewegung und dem Elektronenspin hat und in dem die Magnetisierung gleichmäßig in Richtung eines magnetischen Flusses ausgerichtet ist.

Remanenz BR – restliche magnetische Induktion, die von einem Material zurückgehalten wird, während es einer Magnetfeldstärke von Null ausgesetzt ist

Koerzitivintensität HC – Magnetfeldintensität des Materials, das einem externen Magnetfeld widerstehen kann, ohne entmagnetisiert zu werden

PETG Magnetite 40% zylindrische Probe Sättigungsmagnetisierung MS (T) Remanenz BR (T) Koerzitivintensitäty HC (kA/m) Maximale Energiedichte des Magneten (BH)max (kJ/m3)
Vertikale Position x 5,598×10–3 7,206×10–4 13,348 1,859
Horizontale Position z 5,564×10–3 6,893×10–4 14,329 1,197

Zur Berechnung der Ergebnisse wurde ein vereinfachter Vakuum-Permeabilitätsfaktor von 0,0001 N/A2 verwendet. Dieser Faktor wird regelmäßig in technischen Anwendungen verwendet, um sich den realen Werten der magnetischen Eigenschaften von Materialien mit geringer Homogenität bei Atmosphärendruck anzunähern. Die Sättigungsmagnetisierung des liegenden Zylinders (vertikale Position z) beträgt 5,564×10-3 T. Die Koerzitivfeldstärke ist in diesem Fall sehr gering (14,329 kA/m); das resultierende Magnetfeld des Zylinders kann leicht geschaltet (ummagnetisiert) werden. Solche Materialien können für dynamische Anwendungen geeignet sein, bei denen ein häufiges Umschalten des Magnetfelds erforderlich ist (z.B. in Transformatoren). Die maximale Energiedichte des Testobjekts beträgt 1,197 (kJ/m3), was 0,15 MGOe (Mega-Gauss-Oersted) entspricht. Zum Vergleich: Normale Ferritmagnete erreichen (BH)max Werte zwischen 0,8 und 5 MGOe, während die häufig verwendeten NdFeB-Magnete 25 bis 50 MGOe erreichen. Die Unterschiede bei den Werten für stehende und liegende Positionen liegen in diesem Fall innerhalb von Standardabweichungen. Die Daten zeigen auch, dass die Senkung der Düsentemperatur auf 230 °C zu einer Abnahme der Homogenität des Materials führt. Das Drucken bei höheren Temperaturen könnte dazu beitragen, die Struktur der magnetischen Domänen des Magnetitpulvers im Inneren des Objekts zu verbinden.

Darüber hinaus werden die magnetischen Eigenschaften von Würfeln mit einem in verschiedenen Achsen angelegten externen Magnetfeld bei CEITEC VUT bestimmt (wie in Abb. 1 dargestellt). Ein Anstieg der magnetischen Flussdichte (magnetische Induktion) wurde festgestellt, wenn das magnetische Kraftfeld senkrecht zu den XZ- und YZ-Oberflächen verlief, wo 3D-gedruckte Schichten sichtbar waren. Bei der XY-Oberfläche (hier war ein solider Infill zu sehen) bestätigt sich dieses Phänomen hingegen nicht. Eine mögliche Erklärung ist, dass die magnetischen Domänen der XZ- und YZ-Oberflächen leichter in der Kontaktrichtung der Schmelzabscheidung in einer einzelnen Schicht ausgerichtet waren, während sich die magnetischen Domänen zwischen den Schichten nicht leicht verbinden ließen. Die Ergebnisse zeigen also, dass die magnetischen Eigenschaften eines 3D-gedruckten Körpers von der Ausrichtung des Objekts und dem Druckaufbau abhängen.

Preis und Gewicht

Im Gegensatz zu dem zuvor erwähnten PP hat dieses Material eine hohe Dichte. Deshalb bekommen Sie 245 m Filament auf einer 1 kg-Spule. Zum Vergleich: Das gleiche Gewicht von reinem PETG würde 345 m Filament in der Länge ergeben. Eine Spule von Prusament PETG Magnetite 40% kostet 46,99 USD / 49,99 EUR (inkl. MwSt.).

Verwendungsbeispiele

Auch hier ist das Material dank des Magnetitpulvers im Inneren paramagnetisch (nicht ferrimagnetisch). Es haftet vielleicht nicht so stark am Magneten wie ein Stück Eisen, aber dieses Material bietet dennoch einige interessante Anwendungsmöglichkeiten für Hobby und Beruf. Bei der professionellen Verwendung zielen wir auf verschiedene elektronische Komponenten ab, die in der Automatisierung eingesetzt werden: Schalter, Potentiometer, Induktionssensoren, elektromagnetische Abschirmungen usw. Im Hobbybereich kann das Material für verschiedene Werkzeuge verwendet werden, die an einem Magneten befestigt werden können. Eine weitere Verwendung findet sich in Kunst, Design und Spielzeug. Oder es kann einfach als Gewicht verwendet werden.

Paramagnetische Hardwareteile
(Alles, was mit PETG Magnetit 40% gedruckt wird, kann an einem Magneten befestigt werden)
Elektronische Teile
(Verschiedene Induktionssensoren, Transformatoren, Schalter, usw.)
Teile von Magnetboxen
(Deckel und andere Teile, die von einem Magneten angezogen werden sollen)
Kunst und Design
(Verschiedene Magnetschwebeteile, der Schwerkraft trotzende Teile usw.)
Magnetische Puzzles
(Verschiedene Arten von magnetischen Puzzles, sogar Stücke von GeoMag und ähnliche)
Sichtbare Teile
(Das Prusament PETG hat eine sehr schöne matte Oberfläche und ist insgesamt leicht druckbar)

Wie gefallen Ihnen unsere neuen Filamente? Wenn Sie irgendwelche Ideen haben, die unsere Zusammenarbeit betreffen, lassen Sie es uns bitte wissen. Wir sind immer bereit, etwas Neues auszuprobieren!

Das Prusament PETG Magnetite 40% wurde mit Unterstützung des Projekts NCK für industriellen 3D-Druck entwickelt und hergestellt, Reg.-Nr. TN02000033, kofinanziert mit staatlicher Unterstützung durch die Technologieagentur der Tschechischen Republik im Rahmen des Programms Nationale Kompetenzzentren.

Verwendete Modelle: Magnetic UFO von Sevro, Snap-Off Knife 18mm und Snap-Off Knife 9mm von Michal Fanta, Tangram von AnnaV., NBA Airless basketball von PartyLime, Corinthian column von Štístko, earphone case/phone stand von safpep