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Flex-Resin: Mehr Elastizität bei SLA-Druckern

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Resin-Drucke aus dem 3D Drucker sind sehr detailliert, aber spröde. TechStage zeigt, wie flexibles Harz für SLA-Drucker in der Praxis funktioniert und welche Vorteile es bietet.

Im Bereich 3D-Druck ist in den letzten Monaten insbesondere das Thema Resin-Drucker interessant. Die Arbeit mit bei UV-Licht aushärtenden Harz erlaubt eine bisher ungeahnte Detailgenauigkeit, zugleich fallen die Preise. Welche günstigen Drucker es gibt, zeigt unser Artikel SLA-3D-Drucker ab 200 Euro. Der Ratgeber: Probleme und Lösungen beim SLA-Verfahren hilft bei anfänglichen Startschwierigkeiten. Welches Standard-Verbrauchsmaterial sich in der Praxis gut verarbeiten lässt, zeigt der Vergleichstest von fünf grauen Standard-Resins.

Resin gibt es von verschiedenen Herstellern, in unterschiedlichen Farben und mit verschiedenen Eigenschaften.

Die Arbeit mit flüssigem Harz erlaubt unglaublich detaillierte Druckerzeugnisse. Die größten Nachteile des Verfahrens sind der verhältnismäßig große Reinigungsaufwand und die Tatsache, dass Standard-Resins nach dem Aushärten spröde sind. Der zweite Punkt führt insbesondere bei kleinen Details und Funktionsteilen mit einer hohen mechanischen Belastung zu Problemen. So schön die Druckerzeugnisse aus dem Resin-Drucker auch aussehen, wenn die fertigen Teile in der Praxis bereits bei schwacher mechanischer Last brechen, sind sie für viele Anwendungen uninteressant.

Für Funktionsteile, beispielsweise im Modellbau, ist sprödes Standard-Resin ungeeignet.

Dies gilt sowohl für sehr detailreiche Drucke wie Tabletop-Figuren, aber auch für alle Teile, die im Alltag härteren Belastungen ausgesetzt sind. Oft reicht schon ein Sturz aus niedriger Höhe und die Resin-Druckerzeugnisse brechen. Bei Funktionsteilen beispielsweise im Modellbau ist dies ebenso ärgerlich, wie bei aufwendig angemalten oder mit der Airbrush (Ratgeber: Miniaturen und 3D-Drucke bemalen) verschönerten Spielfiguren.

Ein Lösungsansatz für verbesserte Haltbarkeit sind die stabileren Harz-Sorten wie Elegoo ABS-like. Diese sind erfahrungsgemäß zwar nicht ganz so belastbar, wie die Ergebnisse des bei FDM-Druckern eingesetzte ABS-Filaments, im Vergleich zu Standard-Resin sind sie allerdings deutlich weniger anfällig. Trotzdem kommt auch dieses Harz schnell an Grenzen. Hier braucht es ein Material, das nach dem Aushärten flexibel bleibt.

Die Druckerzeugnisse aus flexiblen Resins sind mit den TPU-Drucken aus dem FDM-Drucker (Ratgeber Standard-Filamente) vergleichbar. Die tatsächliche Flexibilität ist, anders als bei TPU, allerdings beeinflussbar. Bei Bedarf ist es problemlos möglich, das gummiartige Material mit härterem und spröderem Standard-Resin zu mischen. Die Elastizität des Endergebnisses hängt dann ganz vom verwendeten Mischungsverhältnis ab. Die Druckerzeugnisse müssen also nicht weich und leicht verformbar sein, sie können auch hart, formstabil und dennoch leicht flexibel sein.

Während TPU nicht mit allen FDM-Druckern funktioniert, klappt der Druck von Flex-Resin mit praktisch allen Resin-Druckern. Die Grundvoraussetzung ist lediglich eine geeignete UV-Lichtquelle.

Für unsere Praxistests mit einem Nova3d Elfin (Testbericht) hat uns der 3D-Druck-Shop 3D-Jake ein flexibles Resin zur Verfügung gestellt. Der Hersteller Druckwege hat uns außerdem das passende Harz für eigene Mixturen zugeschickt. Um die Flexibilität zu beeinflussen, funktionieren zwar theoretisch alle chemisch ähnlichen Resins, für eine wirklich zuverlässige Mixtur sollten allerdings die von den Herstellern empfohlenen Materialien verwendet werden. In unserem Fall sind das die Produkte Type D Pro und Type D Flex vom Start-up Druckwege.

Je höher der Anteil an Flex-Resin ist, desto elastischer ist das Endergebnis.

Für unsere ersten Drucktests nutzen wir eine verhältnismäßig weiche Mischung. Das Teil, eine Schutzleiste für einen RC-Sender, soll zwar nicht gummiartig, aber keinesfalls spröde sein. Für die Druckparameter orientieren wir uns an den Herstellervorgaben auf dessen Homepage. Bei einer Schichtdicke von 0,05 Millimetern nutzen wir insgesamt 8-Bodenschichten mit einer Belichtungszeit von 100 Sekunden. Die restlichen Layer belichten 12 Sekunden. Zum Vergleich: Die von uns verglichenen Standard-Resins haben eine Belichtungszeit von etwa 5 bis 10 Sekunden. Bei großen Drucken mit vielen Schichten macht sich dieser Unterschied bemerkbar.

Die ersten Versuche mit dem puren Flex-Resin schlagen, trotz der empfohlenen Parameter, alle fehl. Nach dem dritten Fehldruck in Folge erhöhen wir zunächst den Anteil an hartem Resin. Das führt allerdings auch zu keinem positiven Ergebnis. Beim Suchen nach der Fehlerquelle bemerken wir, dass unsere Druckplattform nicht korrekt ausgerichtet ist. Das Resin trägt also keinerlei Schuld – hier hätte auch das sehr zuverlässige Standard-Resin versagt.

Unsere ersten Versuche mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen sind vielversprechend.

Nach dem Kalibrieren nutzen wir zunächst unsere bereits angesetzte Mixtur. Mit ordentliche ausgerichteter Plattform ist der nächste Durchgang auf Anhieb erfolgreich. Das Druckergebnis sieht gut aus, allerdings ist es insgesamt weit weniger flexibel als erwartet. Zwar können wir das Teil um ein paar Millimeter durchdrücken, trotzdem hätten wir mehr Elastizität erwartet. Immerhin, das Endergebnis ist schon deutlich haltbarer als Druckstücke mit Standard-Resin. Beim nächsten Durchgang erhöhen wir den Anteil des Flex-Harzes. Das zweite Ergebnis ist ein Stück flexibler, ohne dabei weich wie Gummi zu sein. Die gedruckten Teile überstehen Stürze aus mehreren Metern Höhe und können mit wenig Kraftaufwand durchgebogen werden. Für unsere Schutzleiste für einen RC-Sender entspricht das Ergebnis genau unseren Anforderungen.

Um ein sehr weiches Druckergebnis zu bekommen, muss der Anteil des flexiblen Resins noch deutlich erhöht werden. Einen Anhaltspunkt zu den gewünschten Mischverhältnissen gibt folgende Grafik des Herstellers Druckwege.

Bild: https://druckwege.de/

Wie auch bei anderen Resin-Sorten gilt: Wer ein wirklich gutes Ergebnis bekommen will, muss sich langsam an die idealen Parameter für die Druckeinstellungen herantasten. Druckertyp, Mischungsverhältnis und Schichthöhe beeinflussen das jeweilige Druckbild. Unsere eigenen Versuche laufen derzeit noch weiter. Bilder mit weiteren Ergebnissen werden wir hier nachreichen.

Im Verhältnis zu günstigem Standard-Harz ist Flex-Resin deutlich teurer. Erfahrungsgemäß lohnt sich die Investition, wenn tatsächlich Bedarf besteht. Das von uns getestete Flex-Harz von Druckwege kostet knapp 80 Euro je 500-ml-Flasche. Das harte Pro-Resin zum Mischen kostet etwa 55 Euro pro 500 ml. Standard-Harz des Herstellers schlägt mit 90 Euro je Liter zu Buche und ist damit nur etwas günstiger als das strapazierfähige Pro-Resin. Sehr günstiges Standard-Material, wie das Resin vom Hersteller Elegoo, gibt es ab knapp 35 Euro pro Liter.

Da nur selten das pure Flex benötigt wird, lassen sich die Kosten mit einem entsprechenden Mix durchaus drücken. Meist reicht schon eine kleine Zugabe des flexiblen Materials. Zum Mischen verwenden wir schwarze Kunststoffflaschen aus dem Bereich Laborbedarf. Letztlich tun es aber auch Einmachgläser oder Ähnliches.

Wir finden flexibles Harz extrem spannend. Insbesondere die Tatsache, dass sich der Grad der Flexibilität problemlos verändern lässt, macht Flex-Resin zu einer absolut empfehlenswerten Investition. Selbst ein geringer Anteil Flex sorgt für eine deutlich geminderte Sprödigkeit der üblicherweise empfindlichen Druckerzeugnisse. Mit dem verwendeten Druckwege-Flex hat das in der Praxis gut funktioniert. Natürlich gibt es vergleichbares Resin auch von anderen Herstellern.

Die Preise für flexibles Resin sind derzeit noch deutlich höher als die von günstigem Standard-Resin. In Hinsicht auf die weit höhere Stabilität der Ergebnisse lohnt sich die Anschaffung trotzdem; zumindest, wenn man Ansprüche an die mechanische Belastbarkeit hat. Wenn man geeignete Druckparameter gefunden hat, gestaltet sich die Verarbeitung als unproblematisch.

Wer hauptsächlich Dekorationsartikel für die Vitrine druckt, der kommt mit herkömmlichen Standard-Resins (Vergleichstest) deutlich günstiger davon. Sollen die Drucke lediglich etwas weniger anfällig sein, reicht häufig schon die Nutzung von sogenanntem Pro- oder ABS-like-Resin. Der Ratgeber UV-Harz oder Kunststoff-Filament: 3D-Drucker im Vergleich, hilft bei der Frage, welche Drucktechnik überhaupt für die eigenen Anforderungen geeignet ist.

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