HIPS oder Polycarbonat? Leichtes Prototypenmodell oder technisches Bauteil unter Wärmeeinwirkung?

Die Materialauswahl beim FDM-3D-Druck lässt sich nicht allein damit erklären, ob ein Bauteil hart oder widerstandsfähig sein soll. Ihr Produktionszweck, die Druckumgebung und die Einsatztemperatur des Bauteils müssen gemeinsam betrachtet werden. HIPS und Polycarbonat erfüllen in dieser Hinsicht unterschiedliche Anforderungen: HIPS kann bei leichter zu kontrollierenden Prototypen und stützstrukturbasierten Anwendungen Vorteile bieten, während Polycarbonat für technische Bauteile mit höheren Anforderungen an Wärmebeständigkeit und Stoßfestigkeit geeignet ist.

Die erste Entscheidungsfrage lautet, wie stark das Bauteil tatsächlich belastet wird. Für einen visuellen Prototypen, ein leichtes Gehäuse, ein Modell zur Maßkontrolle oder einen kurzfristigen Test kann HIPS eine sinnvolle Option sein. Polycarbonat wird dagegen bei Anwendungen eingesetzt, bei denen höhere mechanische Anforderungen bestehen und die Steifigkeit sowie die Formbeständigkeit unter erhöhten Temperaturen wichtig sind. Der Vorteil von Polycarbonat bedeutet jedoch nicht, dass es sich auf jedem Drucker und bei jeder Geometrie problemlos drucken lässt.

Wofür wird HIPS eingesetzt und wann ist Polycarbonat im Vorteil?

Da HIPS ein relativ leicht zu bearbeitender Thermoplast ist, kann es für Prototypen, Gehäuse, Vorrichtungen und bestimmte Stützstrukturszenarien verwendet werden. Die nachträgliche Bearbeitung und Lackierung der Oberfläche kann bei Präsentationsmodellen von Vorteil sein. Dennoch ist HIPS nicht automatisch die richtige Wahl für Bauteile, die bei hohen Temperaturen arbeiten oder dauerhaft schwere Lasten tragen. Die tatsächlichen Einsatzbedingungen des Bauteils müssen unbedingt gesondert geprüft werden.

Polycarbonat gehört zu den technischen Materialien, die aufgrund ihrer hohen Temperatur- und Stoßfestigkeit ausgewählt werden. Für Schutzgehäuse, robuste Verbindungselemente, technische Vorrichtungen im Maschinenumfeld und steife Komponenten, die Wärme ausgesetzt sein können, ist es möglicherweise ein geeigneter Kandidat. Neben der Materialauswahl sind auch die Druckausrichtung, die Anzahl der Wände, die Füllstruktur und die Verbindung zwischen den Schichten entscheidend für das Ergebnis. Es wäre daher nicht korrekt, allein aufgrund des Filamentnamens eine endgültige Festigkeit zu garantieren.

Vergleich von Außenbereich, Wärme und Stoßfestigkeit

• Wärme: Polycarbonat ist bei Anwendungen mit höheren Temperaturanforderungen im Vergleich zu HIPS in der Regel ein geeigneterer Ausgangspunkt. Die Dauergebrauchstemperatur hängt jedoch von der Marke, den Druckeinstellungen und der Konstruktion des Bauteils ab.
• Stoßfestigkeit: Polycarbonat ist der stärkere Kandidat für technische Bauteile, die Stößen ausgesetzt sind. HIPS kann bei Prototypen mit leichter Stoßbelastung eingesetzt werden, sollte jedoch nicht als sicherheitskritisches Bauteil betrachtet werden.
• Steifigkeit: Mit beiden Materialien lassen sich steife Bauteile herstellen, Polycarbonat ist jedoch für Bauteile mit höheren Leistungsanforderungen vorgesehen. Bei dünnen und langen HIPS-Elementen kann es zu einer konstruktionsbedingten Durchbiegung kommen.
• Außenbereich: Bei Einflüssen wie Sonnenlicht, Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit reicht die Bezeichnung des Materials allein nicht aus. HIPS ist möglicherweise nicht die erste Wahl für den Außenbereich; auch Polycarbonat bietet ohne UV-Schutz und eine geeignete Konstruktion keine unbegrenzte Beständigkeit im Außenbereich.

Druckfreundlichkeit und Kostenbetrachtung

HIPS kann beim Prototyping einen geringeren Verarbeitungsaufwand und besser kontrollierbare Druckbedingungen bieten. Polycarbonat kann dagegen eine hohe Düsentemperatur, eine gute Haftung auf dem Druckbett, eine geeignete Druckumgebung und bei den meisten Geometrien kontrollierte thermische Bedingungen erfordern. Bei großen oder scharfkantigen Bauteilen werden ein Gehäuse, die richtige Druckbettvorbereitung und die Ausrichtung des Bauteils wichtig, um das Risiko von Verformungen zu reduzieren. Deshalb sollten Sie neben den Materialkosten von Polycarbonat auch fehlgeschlagene Drucke und den Zeitaufwand für die Einstellungen in die Kostenberechnung einbeziehen.

Wenn Ihr Ziel bei der Auswahl von HIPS eine schnelle Validierung, ein leichter Prototyp oder ein nachträglich bearbeitbares Modell ist, können Sie davon profitieren. Bei der Auswahl von Polycarbonat sollten die Anforderungen an Wärmebeständigkeit, Stoßfestigkeit und technische Nutzung dagegen tatsächlich deutlich ausgeprägt sein. Nur wegen des vermeintlich stärkeren Materials auf Polycarbonat umzusteigen, kann die gesamte Produktionszeit erhöhen, wenn Ihr Drucker und Ihre Konstruktion dafür nicht geeignet sind.

Welches Material für welches Bauteil?

Für ein einfaches Präsentationsmodell, ein Gehäuse zur Maßkontrolle oder eine leichte Vorrichtung, die nur kurzfristig verwendet wird, kann HIPS in Betracht gezogen werden. Für ein Gehäuse im Maschinenumfeld, das Wärme ausgesetzt ist, den Bereich um ein Verbindungselement mit Stoßrisiko oder ein technisches Bauteil, bei dem Steifigkeit wichtig ist, ist Polycarbonat der sinnvollere Kandidat. Bei Anwendungen mit Lebensmittelkontakt, elektrischer Sicherheit oder hoher Verantwortung sollten außerdem die einschlägigen Normen und die technischen Daten des Herstellers geprüft werden.

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, eine Entscheidung für Ihr Bauteil zu treffen, können Sie auf der Seite 3D-Druck-Service die Produktionsoptionen prüfen. Der Vergleich von technischen Materialien für Ihr Projekt je nach Material und Geometrie ist besonders bei Optionen wie Polycarbonat hilfreich, die einen anspruchsvolleren Druck erfordern. Berücksichtigen Sie bei der Budgetplanung sowohl die Logik des Preises pro Gramm als auch das gesamte Druckrisiko. Sie können außerdem Ihre Datei hochladen und über sofort einen Preis erhalten, um den ersten Vergleich zu beschleunigen.