Grundkenntnisse über Materialien für 3D-Drucker
Kunststoffe
Grundkenntnisse über Kunststoffe
Eigenschaften von Kunststoffen
Als Kunststoffe werden Substanzen mit hoher Molekulardichte bezeichnet, die sich unter Wärme- oder Druckeinwirkung leicht verformen lassen. Sie lassen sich nicht nur einfach verformen, sondern können dank Ihrer Transparenz beliebig gefärbt werden. Der hitzebeständige, nicht leitende Werkstoff eignet sich zudem für die Serienproduktion und wird daher für Produkte in den unterschiedlichsten Bereichen verwendet.
Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt
Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt. Das Rohöl wird in Raffinerien durch fraktionierte Destillation in verschiedene Bestandteile wie Benzin, Naphtha, Kerosin, Diesel, Schweröl usw. zerlegt. „Naphtha“ dient als Rohmaterial für die Kunststoffherstellung.
Durch die weitere Erhitzung von Naphtha entstehen „Monomere“, wie etwa Ethylen, Propylen oder Benzol. Diese Monomere bilden im weiteren Verlauf hochmolekulare Verbindungen, sogenannte Polymere, die in pelletierter Form zu Produkten verarbeitet werden.
Unterkategorien von Kunststoffen
Kunststoffe werden allgemein in „Thermoplaste“ und „Duroplaste“ unterteilt.
Thermoplaste schmelzen bei Erhitzung und werden formbar.
Zur Herstellung von Produkten werden sie in diesem Zustand in Formen gespritzt und durch anschließendes Abkühlen ausgehärtet.
Bereits synthetisierte Kunststoffe sind wiederverwendbar.
Umgekehrt härten Duroplaste bei Erhitzung aus. Duroplaste hingegen werden beim Formen bei niedrigen Temperaturen weich und bei hohen Temperaturen hart. In gehärtetem Zustand lassen sie sich zudem selbst durch Erhitzung im Grunde nicht mehr verformen.
Thermoplaste
- - Schmelzen bei Erhitzung und werden formbar
- - Härten bei Abkühlung aus
- - Sind wiederverwendbar
Duroplaste
- - Härten bei Erhitzung aus
- - Sind in gehärtetem Zustand selbst durch Erhitzung nicht verformbar
Kunststofftypen
Kunststoffe lassen sich in „Allzweckkunststoffe“ und „technische Kunststoffe“ unterteilen.
Allzweckkunststoffe sind weniger stark beanspruchbar als technische Kunststoffe und verhältnismäßig günstig. Ihre Hitzebeständigkeit liegt bei etwa 100 ºC. Da viele von ihnen löslich sind, kann bei der Verwendung für Maschinenbauteile oft keine Genauigkeit gewährleistet werden. Zu den typischen Allzweckkunststoffen zählen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und Polystyrol (PS).
Im Vergleich dazu besitzen technische Kunststoffe eine hohe Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit.
Generell werden Kunststoffe mit einer Hitzebeständigkeit über 100 ºC, einer Festigkeit von mindestens 50 MPa und einem Biegemodul ab 2,4 GPa und höher als „technische Allzweckkunststoffe“ bezeichnet.
Produkte, die bei Temperaturen von 150 ºC oder höher verwendet werden können, gehören zur Familie der „Hochleistungskunststoffe“. Zu den typischen technischen Kunststoffen zählen Polycarbonat (PC) und Polyamid (PA).
Hauptkategorie | Unterkategorie | Beispielmaterialien |
---|---|---|
Allzweckkunststoffe |
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Technische Kunststoffe | Technische Allzweckkunststoffe |
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Hochleistungskunststoffe |
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Vergleich der „Hitzebeständigkeit“ und „Zugfestigkeit“ bei Kunststoffen
Zugfestigkeit
Das Muster wird eingespannt und belastet, um zur Ermittlung der Zugfestigkeit das Verhältnis zwischen Spannung und Verzerrung zu messen. Für den Zugfestigkeitstest wird ein spezielles Prüfgerät verwendet.
Dauerhafte Hitzebeständigkeit
Das Muster wird 40.000 Stunden einer konstanten Temperatur ausgesetzt.
Die Temperatur, bei der die Leistung gegenüber dem ursprünglichen Zustand auf 50% sinkt, wird als „dauerhafte Hitzebeständigkeit“ bezeichnet.
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