ABS im 3D-Druck und mehr: Innovative Anwendungen und Einsatzgebiete

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

(chemische Formel (C8H8)x-(C4H6)y-(C3H3N)z ) ist ein gängiges thermoplastisches Polymer. Seine Glasübergangstemperatur liegt bei etwa 105 °C (221 °F). ABS ist amorph und hat daher keinen echten Schmelzpunkt.

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Chemische Eigenschaften von ABS: Stärke und Beständigkeit

ABS ist ein Terpolymer, das durch Polymerisation von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart von Polybutadien hergestellt wird. Die Anteile können zwischen 15 % und 35 % Acrylnitril, 5 % bis 30 % Butadien und 40 % bis 60 % Styrol variieren. Das Ergebnis ist eine lange Kette aus Polybutadien, die mit kürzeren Ketten aus Poly(styrol-co-acrylnitril) überkreuzt ist. Die polaren Nitrilgruppen der benachbarten Ketten ziehen sich gegenseitig an und binden die Ketten aneinander, wodurch ABS stärker wird als reines Polystyrol. Das Acrylnitril trägt außerdem zu chemischer Beständigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Härte und Steifigkeit bei und erhöht gleichzeitig die Wärmeformbeständigkeit. Das Styrol verleiht dem Kunststoff eine glänzende, undurchlässige Oberfläche sowie Härte, Steifigkeit und eine bessere Verarbeitungsfähigkeit.

Das Polybutadien, eine gummiartige Substanz, sorgt für Zähigkeit und Dehnbarkeit bei niedrigen Temperaturen, allerdings auf Kosten von Wärmebeständigkeit und Steifigkeit. Für die meisten Anwendungen kann ABS zwischen -20 und 80 °C (-4 und 176 °F) verwendet werden, da sich seine mechanischen Eigenschaften mit der Temperatur ändern. Die Eigenschaften entstehen durch die Zähigkeit des Gummis, wobei feine Elastomerpartikel in der starren Matrix verteilt werden.

Anwendungsbereiche

ABS wurde 1948 patentiert und 1954 von der Borg-Warner Corporation auf dem Markt eingeführt.

Das geringe Gewicht von ABS und seine Fähigkeit, spritzgegossen und extrudiert zu werden, machen es für die Herstellung von Produkten wie Abfluss- und Entlüftungsrohrsystemen nützlich. Musikinstrumente wie Blockflöten, Oboen und Klarinetten aus Kunststoff, Klaviergriffe und Tastenkappen werden häufig aus ABS hergestellt.

Weitere Verwendungszwecke sind Golfschlägerköpfe (wegen der guten Stoßdämpfung), Automobilverkleidungsteile, Stoßstangen, Ferngläser, Inhalatoren, Monokulare, Vernebler, nicht resorbierbares Nahtmaterial, Sehnenprothesen, Trachealschläuche für die Verabreichung von Medikamenten, Gehäuse für elektrische und elektronische Baugruppen (z. B. Computergehäuse), Kopfbedeckungen, Wildwasserkanus, Pufferkanten für Möbel und Tischlerplatten, Gepäckstücke und Schutztaschen, Stiftgehäuse und kleine Küchengeräte. Spielzeug, einschließlich LEGO (Legosteine werden seit 1958 aus ABS hergestellt) und Kre-O-Steine, sind eine häufige Anwendung.

ABS-Kunststoff, der auf einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer gemahlen wurde, wird als Farbstoff in einigen Tätowiertinten verwendet.

3D-Druck

Als extrudiertes Filament ist ABS-Kunststoff ein häufig verwendetes Material in 3D-Druckern, da es billig, stark und sehr stabil ist und auf verschiedene Weise nachbearbeitet werden kann (Schleifen, Lackieren, Kleben, Füllen und chemisches Glätten). Bei der Verwendung in einem 3D-Drucker kann sich ABS aufgrund der Schrumpfung, die beim Abkühlen während des Druckvorgangs auftritt, verziehen. Die Schrumpfung kann verringert werden, indem man innerhalb eines Gehäuses auf einer beheizten Druckfläche druckt, einen Klebstoff wie einen Klebestift oder Haarspray verwendet, um sicherzustellen, dass die erste Schicht des Drucks gut auf der Druckfläche haftet, oder mit einem Rand/einer Fahne an der Basis des Drucks druckt, um die Haftung auf der Druckfläche zu erhöhen. ABS wird nur in FFF/FDM-3D-Druckern verwendet, da Harz-3D-Drucker keinen Kunststoff schmelzen können.

Besondere Formen von ABS-Filamenten sind ABS-ESD (elektrostatische Entladung) und ABS-FR (feuerfest), die vor allem für die Herstellung elektrostatisch empfindlicher Bauteile und feuerfester Fertigteile verwendet werden.

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