Feuchtes PLA Filament im Handumdrehen erkennen

3D Druck ist und bleibt ein Megatrend. Eines der beliebtesten Filamente ist PLA, da es sehr einfach zu verarbeiten ist. Doch dieses Filament ist sehr hydrophil, d.h. es nimmt leicht Feuchtigkeit auf, wird es nicht trocken gelagert. Und das kann zu unerwünschten Effekten im 3D Druck führen.

 

3D Druck ist massiv im Kommen. Die Gestaltungsmöglichkeiten scheinen unendlich, auch durch eine große Vielzahl an verschiedenen Materialien, die zum Einsatz kommen. ABS und allen voran PLA sind dabei die am meisten verwendeten Kunststofffilamente.

 

PLA vs. ABS – Die Unterschiede

Bei Polylactid, kurz PLA (vom englischen Wort „polylactic acid“), handelt es sich um einen biologisch abbaubaren Kunststoff (Biopolymer), welcher aus nachwachsenden Rohstoffen – wie Maisstärke oder Zuckerrohr – hergestellt wird. Chemisch gesehen gehört PLA der Gruppe der Polyester.

Bei Acrylnitril-Butadien-Styrol, kurz ABS genannt, handelt es sich um einen amorphen Thermoplasten, der sich durch hohe Festigkeitswerte, gute Medienbeständigkeit, hohe Härte und gute Kratzfestigkeit auszeichnet.

Dieser Übersichtsartikel vergleicht diese beiden am meisten genutzten Filamente. Was jedoch fehlt ist der Vergleich der Wasseraufnahme. Durch die starke Hydrophilie („wasserliebend“) von PLA sehen sich jedoch viele Nutzer mit einem sehr ärgerlichen Phänomen konfrontiert. Wird das PLA Filament nicht ordnungsgemäß trocken gelagert zieht es Wasser. Beim Druck ergeben sich dadurch Bläschen, die das ganze Bauteil unbrauchbar machen können. Doch wie kann bereits vor dem Druck das Filament auf Feuchtigkeit geprüft werden?

 

Wie schnell auf Feuchtigkeit prüfen?

Nahinfrarotspektroskopie (NIR) bietet die Möglichkeit binnen Sekunden „feuchte“ von „trockenen“ Proben zu unterscheiden. Dazu verwendet man passende Datenbanken mit den entsprechenden Referenzen.

NIR ist ein optisches und vor allem sehr schnelles Verfahren. Bisher ist die Technik vor allem in großen, teuren und komplexen Laborgeräten verbaut – und damit definitiv nicht für den Schnelltest in der Produktion geeignet.

Der Solid Scanner ist ein miniaturisierter NIR Scanner mit einer Ein-Knopf-Bedienung und einer Benutzeroberfläche, die sich aufs Wesentliche konzentriert. Der Scanner misst dabei die Reflexion des ausgesandten Lichtes, wobei bei ca. 1.400 nm Wasser angezeigt wird. „Trockene“ und „feuchte“ Proben des selben Filaments unterscheiden sich damit nur an dieser Wellenlänge. Der Solid Scanner stellt dafür die Differenzdarstellung bereit, in der relativen Unterschiede zwischen den Proben dargestellt werden. Neue Proben sind damit schnell zuzuordnen.

Durch die hydrophilen Materialeigenschaften unterscheidet sich trockenes und feuchtes PLA Filament in den NIR Spektren sehr klar.

Die Darstellung zeigt auch ABS Filamente. Da ABS weniger hydrophil ist, tritt hier der Effekt weniger stark zu Tage. Das führt dazu, dass bei PLA wesentlich geringere Feuchtigkeitsunterschiede sicher zugeordnet werden können.

 

Empfehlungen

  • NIR eignet sich für die Erkennung von Feuchtigkeit im Filament bei PLA besser als bei ABS
  • NIR eignet sich nicht für rußgefärbte, d.h. schwarze, Filamente

 

Verwendete Hard- und Software

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