HIPS Filament – Was sind die Vor- und Nachteile?

HIPS Filament
Lerne hier alles über HIPS als 3D Drucker Material

Wofür HIPS Filament – aber auch der Grundstoff Polystyrol – eingesetzt wird, erfährst du in diesem Beitrag. Zugleich erläutern wir dir auch die Vor- und Nachteile des Materials.

HIPS Filament – Was ist eigentlich HIPS? Ist der Grundstoff nur ein Supportmaterial?

HIPS ist bei 3D Druckern, die mit der FDM- oder der FFF-Technologie arbeiten, einsetzbar. Zugleich ist es vom Gewicht her leichter als ABS und PLA, verfügt aber über eine glatte und kratzfeste Oberfläche. Hinter der Abkürzung HIPS verbirgt sich die Bezeichnung High Impact Polystyrene. Polystyrol PS zählt weltweit zu den ältesten Thermoplasten.  Das Material entsteht durch Polymerisation monomerem Styrols. Neben weiteren Einsatzgebieten kommt das Material im 3D Druck als HIPS Filament zur Anwendung. Hier wird es vor allen Dingen für die Fertigung von Stützstrukturen bei überhängenden Objekten verwendet. Ansonsten gibt es aber auch noch zahlreiche weitere Einsatzgebiete des Polystyrols.

Welche Vorteile hat HIPS im 3D Druck?

Polystyrol ist eigentlich ein durchsichtiges, glasklares Element mit einer glänzenden Oberfläche. Gerade für den 3D Druck ist es durchaus von Vorteil, das Filament einfärben zu können.

HIPS hat ähnliche Eigenschaften wie ABS aufzuweisen, besitzt aber ein deutlich geringeres Gewicht. Zugleich bietet es aber auch eine sehr hohe Härte und Schlagzähigkeit. In verschiedenen Chemikalien, so unter anderem in Limonene, lässt es sich problemlos auflösen. Dies ist gerade als Supportmaterial beim 3D Druck von entscheidender Bedeutung. Bei der Verwendung des D-Limonenen-Lösungsmittels ist darauf zu achten, dass dieses leichtentzündlich, reizend und zugleich umweltgefährdend ist. Das Tragen von Handschuhen ist deshalb unbedingt zu empfehlen. Da beim 3D Druck von ABS und HIPS auch Dämpfe entstehen, sollte während der Verarbeitung dieser Filamente auf eine ordentliche Belüftung geachtet werden. Du selbst solltest darauf achten, die Dämpfe nicht einzuatmen, da diese zu Irritationen der Atemwege sowie der Augen führen können.

Polystyrol und somit auch HIPS ist beständig gegen Laugen, Mineralöl und Säuren. Seine Wärmebeständigkeit und Festigkeit, aber auch die hygienischen Eigenschaften machen es vielseitig einsetzbar. So ist es unter anderem ein kostengünstiger Spritzgusswerkstoff.

Bei der Verwendung von HIPS Filament ist es sinnvoll, auf einen 3D Drucker mit zwei Extrudern zurückzugreifen. Für die Hauptstruktur sollte beispielsweise ABS Filament verwendet werden, während die Stützstruktur aus HIPS Filament gedruckt wird. Das fertige Objekt sollte dann erst vollständig auskühlen, bevor es vom Druckbett mittels einem Spatel etc. getrennt und in D-Limonen-Lösungsmittel gelegt wird. Hier wird die Stützstruktur ausgewaschen, während die aus ABS bestehende Hauptstruktur nicht angegriffen wird.

Welche Nachteile hat HIPS Filament?

HIPS ist von der Verarbeitung her in etwa mit ABS vergleichbar. Hier kann es zu einem Warping kommen, dem man in den meisten Fällen mit einem Heizbett und einem geschlossenen Bauraum Herr wird. Nachteilig wirken sich natürlich auch die eventuell während des Drucks auftretenden Dämpfe aus.

Anwendungsbeispiele für HIPS Filament

HIPS wird im 3D Druck hauptsächlich als Supportmaterial verwendet. So lassen sich Überhänge von gedruckten Objekten leichter realisieren und bleiben bis zum Abkühlen formstabil. Natürlich ist es unter Umständen auch möglich, kleinere Objekte direkt aus HIPS Filament herzustellen. Diese sollten dann aber später nicht mit Lösungsmitteln in Kontakt kommen.

Polystyrol wird aber auch in der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie eingesetzt. So besteht beispielsweise Einweggeschirr und Besteck aus Kunststoff aus diesem Material. DVD- und CD-Hüllen sowie Baustoffe (Letztere im geschäumten Zustand) bestehen ebenfalls aus Polystyrol. Gehäuse elektronischer Baugruppen und Isolierteile werden ebenfalls aus diesem Material gefertigt. Dies liegt unter anderem in der hervorragenden Festigkeit, der Wärmebeständigkeit und auch den hygienischen Eigenschaften des Materials begründet.

Mit welchen Einstellungen wird HIPS Filament gedruckt?

Voraus schicken möchten wir, dass es sich hier nur um allgemeine Empfehlungen handelt. Es wird wahrscheinlich etwas dauern, bis du bei einem neuen 3D Drucker die idealen Einstellungen zur Verarbeitung des HIPS Filaments gefunden hast.

Einstellungen

  • Drucktemperatur: etwa 235 Grad Celsius,
  • Temperatur des Heizbetts: 90 – 110 Grad Celsius,
  • Druckgeschwindigkeit: 40 bis 80 mm/s

Einige weitere wichtige Daten

  • Materialdichte: Gering (etwa 1,04 g/cm³),
  • Baustoffklasse: B2, normal entflammbar,
  • Formstabilität: Bis maximal 85 Grad Celsius,
  • UV-Beständigkeit: Ausbleichen unter langzeitigem UV-Einfluss,
  • Bruchdehnung: 8 bis 10 Prozent.

Wird für HIPS Filament ein beheiztes Druckbett (Heatbed) im 3D Drucker benötigt?

Ja, für den 3D Druck des HIPS Filamentes wird ein Heizbett benötigt. Wäre ein solches nicht vorhanden, dürfte es sehr schwierig sein, eine Verbindung der beiden Filamente – in unserem Fall ABS und HIPS – herzustellen. Die stützende Funktion würde somit verlorengehen.

Kann HIPS Filament geklebt werden? Wenn ja, welcher Kleber wird empfohlen?

Ja, HIPS Filament kann nach Angaben verschiedener Hersteller geklebt werden. Hierbei solle man auf handelsübliche Kunststoffkleber zurückgreifen. Wir haben dies aber bis jetzt nicht selbst ausprobiert, können dazu also keine Erfahrungswerte weitergeben.

Wie kann HIPS Filament nachbearbeitet werden?

HIPS Filament lässt sich mit verschiedenen Maßnahmen nachbearbeiten. Sehr effektiv ist beispielsweise das Sandstrahlen, das Schleifen sowie das Lackieren (mit Acryllack) des fertigen Objektes. Genau wie bei ABS ist auch eine Glättung mit Aceton möglich. Dabei raten wir dir aber zu höchster Vorsicht, denn Aceton ist leicht brennbar. Du solltest also beim Bedampfen mit Bedacht vorgehen. Im Zweifelsfall lass dir lieber von einem Profi helfen, welcher schon mehrfach mit Aceton zu tun hatte.

Wie bereits erwähnt, kann zum Nachbearbeiten auch auf Limonene zurückgegriffen werden. Diese enthalten zwar viele natürliche Bestandteile (wie sie beispielsweise in Orangenschalen enthalten sind), trotzdem handelt es sich um eine Chemikalie, die entsprechend vorsichtig zu behandeln ist. Wurden größere Teile mit einer HIPS Stützstruktur hergestellt, die nun entfernt werden soll, ist es sinnvoll, den sperrigeren Teil per Hand abzubrechen, um dadurch Zeit und vor allem auch Lösungsmittel zu sparen. Dieses ist in der Anschaffung nicht gerade günstig und hat – wie bereits erwähnt – auch einige negative Eigenschaften.

Worauf muss ich bei der Lagerung von HIPS Filament achten?

Filamente sollten generell trocken und lichtgeschützt aufbewahrt werden. Bis zu ihrem ersten Einsatz solltest du sie in der Originalverpackung belassen. Später kannst du sie beispielsweise in Kunststoffboxen, die mit einem Deckel verschließbar sind, und in Plastiktüten aufbewahren. Letztere solltest du aber ebenfalls verschließen. Um zu verhindern, dass das Filament Feuchtigkeit zieht, kannst du jeder Plastiktüte ein paar Päckchen Silikat beilegen. Dieses saugt die Feuchtigkeit auf.

Besonders aufpassen solltest du, wenn du Lösungsmittel wie beispielsweise Limonene oder Aceton einsetzt.  Diese solltest du separat und sicher verwahren, am besten in einem abschließbaren Schrank oder in einem im oberen Bereich der Wand angebrachten, nicht so ohne Weiteres erreichbaren Regal. Dies ist besonders wichtig, wenn in deinem Haushalt (kleinere) Kinder leben. Gleichzeitig solltest du die Kinder über die Gefahren der Lösungsmittel, aber auch der Filamente selbst aufklären.

Wo kann ich HIPS Filament kaufen?

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Geschrieben von: team threedom