Leitfaden zum Färben von Teilen aus dem SLS-3D-Drucker

Mittels selektivem Lasersintern (SLS) hergestellte 3D-Druckteile kommen in immer mehr Industriezweigen zum Einsatz, von der Luft- und Raumfahrt bis hin zum Brillendesign. Grund dafür sind ihre überragenden mechanischen Eigenschaften und das kosteneffiziente Fertigungsverfahren. Um die ästhetischen und mechanischen Eigenschaften SLS-3D-gedruckter Teile noch zu steigern, nutzen Anwender*innen häufig zusätzliche Nachbearbeitungstechniken wie Färben, Beschichten, Galvanisieren oder Lackieren.

In diesem Leitfaden stellen wir das Verfahren zum Färben von SLS-3D-Drucken vor und beleuchten die zahlreichen Vorteile, die dieser Prozess bietet. Laden Sie unser Whitepaper herunter, um den vollständigen Arbeitsablauf zum Färben kennenzulernen.

In jeder Phase des Prozesses vom Design bis zur Fertigung kommen SLS-3D-Druckteile immer häufiger zum Einsatz. Aufgrund der leicht körnigen Oberfläche von SLS-3D-Drucken werden auch Nachbearbeitungslösungen wie Glättung, Beschichtung und Färben immer beliebter. 

Das Färben ist eine kostengünstige Methode zur farblichen Gestaltung von SLS-Druckteilen, mit der sich deren Ästhetik steigern lässt, ohne die mechanischen Eigenschaften zu beeinflussen. Ob es sich um kleine Chargen von farbigen Teilen oder Großserienproduktion im Pantone-Farbsystem handelt – es gibt für jeden Arbeitsprozess das richtige Färbeverfahren. 

Unser Team hat vier beliebte Färbemethoden getestet und seine Ergebnisse vorgestellt. In diesem Leitfaden erhalten Sie einen groben Überblick. Um die vollständigen Ergebnisse einzusehen, laden Sie unser Whitepaper herunter. 

Bevor Sie Ihre Teile färben, sollten Sie zuerst diese wichtigen Faktoren berücksichtigen:

• Preisspanne/Budget 

• Teilgröße

• Form

• Stückzahl

• Farbe

• Einsatzumgebung

Da jede Färbemethode mit Vor- und Nachteilen einhergeht, ist es wichtig, die zu Ihren Anforderungen passende Lösung zu ermitteln. Die vier gängigsten Methoden sind das Farbbad in einem Topf, das Ultraschallfärben, Hochdruckfärben und automatisierte Färbeprozesse mit Anlagen wie der Dyemansion DM60. Ziehen Sie die untenstehende Tabelle zurate, um zu entscheiden, welche Methode sich am besten für Ihre Prozesse und Ihr Budget eignet. 

Das Farbbad im Topf ist die am leichtesten umsetzbare Methode, denn hierfür werden lediglich ein für Hochtemperaturen geeigneter Topf und eine Farblösung benötigt. Allerdings liefert dieses Verfahren die am wenigsten einheitlichen Ergebnisse, erfordert den größten Arbeitsaufwand und führt manchmal zur Beschädigung von Teilen durch die Hitze und die Rührbewegung. Das Verfahren ist simpel:

1. Mischen Sie die Lösung anhand der Fertigungsanweisungen, bis der gewünschte Farbton erreicht ist.

2. Erhitzen Sie die Farblösung bis kurz vor dem Siedepunkt.

3. Geben Sie die Teile in den Topf hinzu und rühren sie die Lösung um, während Sie eine hohe Temperatur beibehalten.

4. Sobald die Deckung der Teile vollständig und gleichmäßig erscheint, entnehmen Sie sie aus der Lösung und lassen Sie sie trocknen.

Das Ultraschallfärben stellt hinsichtlich der Einheitlichkeit und Unversehrtheit der Teile eine Verbesserung gegenüber dem Farbbad dar. Des Weiteren ist diese Methode weniger arbeitsintensiv, da lediglich die gewünschte Temperatur auf einem Ultraschall-Reinigungsgerät eingestellt wird, die Teile hinzugefügt werden und ein Timer eingestellt wird. Weil die Lösung mithilfe von Ultraschall-Vibration in Bewegung gebracht wird, ist die Wahrscheinlichkeit, Teile beim Färben zu beschädigen, deutlich geringer und es werden konsistente Ergebnisse erzielt.

Beim Hochdruckfärben kommt ein Druckkochtopf zum Einsatz, ähnlich Küchengeräten wie dem Instant Pot. Durch diese Methode lassen sich höhere Temperaturen erreichen als beim Farbbad in einem Topf oder beim Ultraschallfärben. Nachdem die Teile in die Farblösung im Druckkochtopf gelegt wurden, wird dieser versiegelt und erhitzt die Lösung auf bis zu 120 °C. Die Kombination von Hitze und Druck trägt zur Erschaffung einer tiefen Farbsättigung auf den Druckteilen bei. Ein Nachteil ist jedoch, dass die hohen Temperaturen möglicherweise Schäden an den Teilen verursachen können – im Falle von TPU 90A Powder von Formlabs übersteigen 120 °C nämlich die Vicat-Erweichungstemperatur.

Industrielle Anlagen wie die DyeMansion DM60 sind kosteneffizient, wenn hohe Produktionsvolumen oder extrem einheitliche Ergebnisse erforderlich sind. Derartige großformatige Lösungen verringern den manuellen Arbeitsaufwand beim Färbeprozess und beinhalten vorprogrammierte Einstellungen für unterschiedliche Teiltypen und Farben. Systeme wie die DM60, die nach dem Prinzip „Einschalten und vergessen“ funktionieren, erlauben es Nutzer*innen von SLS-3D-Druckern, mehr Zeit für höherwertige Aufgaben wie das Entwerfen von Teilen und die Druckoptimierung zu schaffen.  

Nachdem unser Team die vier gängigsten Methoden zum Färben von SLS-Teilen ausgiebig getestet hat, ist es zu dem Ergebnis gekommen, dass industrielle Anlagen die ansprechendsten Ergebnisse liefern und dabei zudem die Arbeitszeit verkürzen. Ist die anfängliche Testphase überschritten, in der entschieden wird, ob ein Färbevorgang überhaupt nötig ist, sollten Anwender*innen in eine halbautomatisierte Lösung wie das Ultraschallfärben oder Hochdruckfärben investieren. 

Aufgrund der relativ dunklen Grundfarbe der SLS-Teile von Formlabs lassen sich durch Färbeverfahren nur dunkle Farbtöne umsetzen, wobei schwarze Farbe am konsistentesten und unkompliziertesten anzuwenden ist. Für Endprodukte und finale Prototypen ist schwarze Farbe daher die beste Option. Um mehr über den SLS-3D-Druck oder das Färben von SLS-Druckteilen zu erfahren, kontaktieren Sie unser Team. Wenn Sie die vollständigen Ergebnisse unserer Tests einsehen möchten, laden Sie gern unser Whitepaper herunter.