PC Filament – Polycarbonat Filament – Was kann es? Was nicht?

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

Hinter der Abkürzung PC verbirgt sich die Bezeichnung Polycarbonat. Hierbei handelt es sich um thermoplastische Kunststoffe, die zu den Polyestern gezählt werden. Die besonders bedeutenden aromatischen Polycarbonate werden entweder durch Polykondensation aus Bisphenol A und Phosgen oder aus Bisphenol A und Diphenylcarbonat hergestellt. Gleichzeitig gilt Polycarbonat als aktuell härtester Kunststoff. Unter anderem wird PC zur Herstellung von CDs, DVDs und Blu-Rays verwendet.

Welche Vor- und Nachteile PC im 3D-Druck hat und mit welchen Einstellungen es verarbeitet werden kann, dies und einiges mehr erläutert der folgende Beitrag.

Welche Vorteile hat PC im 3D Druck?

Polycarbonat besitzt hervorragende mechanische Eigenschaften. Dazu gehören eine hohe Schlagzähigkeit, Festigkeit, Steifigkeit, Härte, eine sehr hohe Schmelztemperatur und eine Formbeständigkeit, die auch bei mehr als 100 Grad Celsius noch gegeben ist. Zugleich lässt sich das Material auch nur schwer entflammen, es wurde in die Baustoffklasse 1 eingestuft. Im Vergleich zu herkömmlichem Glas hat Polycarbonat eine etwa 250-mal so hohe Schlagfestigkeit, weshalb es auch zur Herstellung von Sicherheitsglas eingesetzt wird, und ist deutlich leichter als Glas. Auch als Isolator gegen elektrischen Strom ist es gut geeignet.

In der Regel ist Polycarbonat farblos. Es kann aber mit unterschiedlichen Blends eingefärbt werden, so dass du durchaus die Möglichkeit hast, die Objekte in deiner Wunschfarbe zu drucken.

PC Filament kann im Bereich des 3D Drucks unter anderem zur Herstellung von Gehäusen, Hüllen, verschiedenen Dekoartikeln, aber auch von Bauteilen verwendet werden, die einer hohe Schlagzähigkeit und Festigkeit bedürfen.

Gegenüber verdünnten Säuren, zahlreichen Ölen und Fetten sowie gegen Ethanol ist verarbeitetes PC Filament beständig. Gegen Basen, Ketone, Ester sowie halogenierte und aromatisierte Kohlenwasserstoffe sind die aus PC gedruckten Objekte hingegen unbeständig.

Welche Nachteile hat PC Filament?

Leider ist Polycarbonat gegenüber Kratzern sehr anfällig und hält in seiner ursprünglichen Zusammensetzung einer längeren UV-Einstrahlung nicht stand. Hier kommt es im Laufe der Zeit zu Verfärbungen bzw. Vergilbungen. Des Weiteren wird das Material schnell spröde. Deshalb ist es sinnvoll, entweder auf ein PC Filament auszuweichen, das auch Anteile enthält, welche die UV-Beständigkeit verbessern, oder aber auf der Verwendung im Freien weitestgehend zu verzichten.

Von Nachteil ist auch, dass es bei der Verarbeitung des Materials zum Warping kommen kann. Deshalb sollte PC Filament am besten nur von Makern verwendet werden, die sich mit dem 3D Druck schon etwas auskennen. Im Übrigen wird empfohlen, vor der Verwendung dieses Filaments das Heizbett auf etwa 80 Grad Celsius aufzuheizen. Die benötigte Drucktemperatur liegt bei etwa 260 Grad Celsius. Deshalb solltest du vorab darauf achten, ob das Hotend und die Düse deines 3D-Drucker dieser Temperatur überhaupt standhält.

PC Filament ist im Vergleich zu anderen Filamenten in der Anschaffung wesentlich teurer. Deshalb sollte es vor allem dann verwendet werden, wenn andere Filamente zu weich oder zu empfindlich sind bzw. eine zu geringe Formstabilität aufweisen.

Anwendungsbeispiele für PC Filament

Die Verwendungsmöglichkeiten von Polycarbonat Filament sind sehr vielfältig. So wird es unter anderem zur Herstellung von

  • CD-, DVD- und Blu-Ray-Rohlingen,
  • Sichtschutzelementen,
  • Sicherheitsglas,
  • Schutzhüllen und -behältern
  • Flaschen und
  • Dächern für Wintergärten

verwendet. Letztere werden bei der Herstellung noch mit hochkonzentrierten UV-Absorberkonzentraten behandelt, die mittels Coextrusion in dünnen Schichten auf die Oberfläche aufgetragen werden.

Im Bereich des 3D Druckes eignet sich PC Filament beispielsweise zur Fertigung von

  • Gehäusen für technische Geräte, Schaltungen etc.,
  • Unterwassergehäuse für Kameras,
  • Weitere Behältnisse,
  • Dekoobjekten,
  • Rückseitigen Smartphone- und Tablet-Abdeckungen,
  • Campinggeschirr.

Vermutlich fallen dir selbst auch noch ein paar weitere Anwendungsbereiche ein.

Mit welchen Einstellungen wird PC Filament gedruckt?

Zuerst möchten wir hier vorausschicken, dass die Druckempfehlungen nur allgemeiner Natur sind, da kein 3D Drucker dem anderen haargenau gleicht. Die zu wählenden Einstellungen hängen auch vom verwendeten Filament sowie dessen Zusätzen, aber auch vom zu realisierenden Objekt und der Ausstattung deines 3D Druckers ab. Nimm dir am besten die Zeit und beginne mit einem Probedruck, bei dem du die Einstellungen bei Bedarf anpassen kannst.

Einstellungen

Drucktemperatur: 250 bis 270 Grad Celsius,
Heizbetttemperatur: Bis zu 80 Grad Celsius empfohlen,
Druckgeschwindigkeit: Bis zu 90 mm/s.

Weitere wichtige Daten

Dichte: Gering, etwa 1,2 g/cm³,
Schmelzpunkt: 270 – 300 Grad Celsius,
Formstabilität: Bis etwa 140 Grad Celsius,
Zugfestigkeit: 64 MPa,
Bruchdehnung: 4 Prozent,
Schlagzähigkeit: Etwa 3,5 kJ/m²,
UV-Beständigkeit: Gering,
Baustoffklasse: B1 (schwerer entflammbar),

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

Bei der Verwendung von PC Filament wird der Einsatz eines Heizbettes von vielen Herstellern und Nutzern empfohlen. Dieses solltest du vor dem 3D Druck – je nach Zusammensetzung des Filaments und entsprechend den Angaben des Herstellers – auf 80 bis 100 Grad Celsius vorheizen.

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

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Polycarbonat und somit auch PC Filament zu verkleben. Bevor wir diese im Detail vorstellen, möchten wir dir erst ein paar allgemeine Tipps zum Kleben dieses Filaments geben.

  • Die Klebeflächen sind zuerst mit einem weichen, in Isopropylalkohol getränkten Tuch von Verunreinigungen zu befreien. Achte dabei auch darauf, ob eine Kratzfestbeschichtung vorhanden ist. Diese kann die Verklebung behindern. Teste deshalb das Klebemittel erst an einer unauffälligen Randstelle.
  • Damit die Optik erhalten bleibt, solltest du dich für transparente bzw. farblose Klebstoffe entscheiden.
  • Wird ein Lösemittelklebstoff verwendet, ist dieser nur auf einer der beiden Klebeflächen dünn aufzutragen.
  • Sofort nach dem Klebstoffauftrag sind die Klebeflächen aufeinanderzulegen und kurz fest anzudrücken. So wird bereits nach wenigen Minuten eine gute Haftung gewährleistet. Nach 24 Stunden ist die Klebeverbindung meist vollständig ausgehärtet. Das geklebte Objekt kannst du oft schon nach wenigen Minuten nutzen.

Diese Klebstoffe kannst du verwenden

Sehr häufig werden Lösungsmittel wie Dichlormethan oder Dichlorethan zum Verkleben von PC und weiteren Filamenten eingesetzt. Noch besser kleben Lösemittel, wenn du ihnen noch etwa 8 Prozent Polycarbonat Späne hinzugibst. So erhöht sich die Viskosität, während sich die Verdunstungsgeschwindigkeit reduziert. Das Auftragen des Mittels erleichterst du dir so ebenfalls. Bei der Verwendung der Lösemittel solltest du im Übrigen auf eine gute Belüftung des Raumes achten.

Empfehlenswert sind beispielsweise Mehrzweck-Klebstoffe auf Copolymere-Basis, zu denen beispielsweise der 3M Scotch-Weld 4475 Kleber gehört. Mit den Mehrzweck-Klebstoffen kannst du nicht nur Polycarbonat gegeneinander, sondern auch weitere Filamente wie beispielsweise PMMA, PLA sowie PVC miteinander verkleben.

Soll Polycarbonat fugenfüllend bzw. großflächig verklebt werden oder ist eine Verklebung mit anderen Materialien (beispielsweise lackierten Metallen) vorgesehen, kannst du auch einen 2-Komponenten-Klebstoff verwenden, der auf modifiziertem Polyurethan arbeitet. In solch einem Fall solltest du die Klebeflächen vorher anrauen, danach mit Methanol bestreichen und erst einmal ablüften lassen, bevor du den 2-Komponenten-Klebstoff aufträgst.

Hast du Cyanacrylat Sekundenkleber zuhause, so kannst du auch diesen zum Verkleben nutzen. Auch hier ist es sinnvoll, für eine Haftverbesserung zu sorgen, indem du die Oberfläche vorab etwas aufraust und mit Methanol reinigst.

Möchtest du dickere PC-Platten miteinander oder diese mit Hartkunststoffen, mineralischen Materialien oder Metallen verkleben, so kannst du auch auf Silikonkautschuk zurückgreifen.

Kunststoffe wie beispielsweise Polystyrol, PMMA, Polyester, PE und PP kannst du auch mit sogenannten Schmelzklebstoffen bestreichen. Diese werden auch als Hot Melts bezeichnet und sorgen für eine hohe Schlagfestigkeit, eine niedrige Viskosität und ermöglichen sehr dünne Klebefugen.

Zu guter Letzt kannst du auch doppelseitige Klebebänder verwenden, um PC-Platten mit Aluminium, Edelstahl, verzinktem oder lackiertem Stahl, Keramik, Hart-PVC und Glas bzw. Epoxid zu verbinden.

Achte darauf, dass Polycarbonat rissfrei zu verkleben. Deshalb solltest du wissen, dass die Weichmacher des Klebstoffes und auch das Lösemittel in die Außenschicht des Kunststoffes einziehen. Durch die Kombination der Stoffe können im Material bis zu 40 µg tiefe Risse entstehen. Hier ist es sinnvoll, eine zweite Lösemittelschicht aufzubringen, die dann eine bessere Barriere bilden kann.

Wie kann PC Filament nachbearbeitet werden?

Aufgrund seiner sehr guten Oberflächenqualität und weiterer Eigenschaften ist es – wie wir durch unsere Recherchen erfahren haben – nur sehr selten notwendig, die aus PC Filament gedruckten Objekt nachzubearbeiten. Zweifelsohne ist dies aber relativ unkompliziert möglich. Da PC sehr kratzanfällig ist, solltest du darauf achten, bei der Nachbearbeitung sehr vorsichtig zu arbeiten und nass zu schleifen. Für das passende Finish kannst du sorgen, wenn du das bislang aus transparentem PC Filament fertiggestellte Objekt einfärbst.

Worauf muss ich bei der Lagerung von PC Filament achten?

Wie jedes andere Filament auch solltest du Polycarbonat trocken lagern. Das Material ist dafür bekannt, stark Feuchtigkeit aufzunehmen, was sich dann in einer schlechteren Druckqualität niederschlägt. Deshalb solltest du angefangenen Filamentrollen in einer luftdicht verschlossenen Plastiktüte aufbewahren, der du zuvor einige Tütchen Silikatgel beigelegt hast. Dieses Silikatgel saugt die Feuchtigkeit auf und kann später wieder getrocknet und neu verwendet werden.

Da Polycarbonat auch sehr UV-unbeständig ist, solltest du das Filament so aufbewahren, dass es keinen Lichtquellen ausgesetzt ist. Sinnvoll sind beispielsweise Pappkartons oder farbige Kunststoffboxen mit Deckel.

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