Extrudieren von ABS: Ein tiefer Einblick in den Prozess und die Anwendungen

Acrylnitril-Butadien-Styrol, allgemein bekannt als ABS, ist ein thermoplastischer Kunststoff, der in der modernen Fertigung nicht mehr wegzudenken ist. Bekannt für seine Langlebigkeit, Schlagfestigkeit und einfache Verarbeitung, ist ABS ein fester Bestandteil der Automobil- und Konsumgüterindustrie. Eine der wichtigsten Methoden, ABS in die richtige Form zu bringen, ist die Extrusion, bei der dieses vielseitige Material zu Filamenten, Platten und anderen Profilen geformt wird.

Dieser Artikel erläutert alles Wissenswerte über die Extrusion von ABS, den Vergleich mit anderen Materialien wie PLA, die Behebung von Extrusionsproblemen und die Prozessoptimierung für den 3D-Druck. Ob Profi oder Hobbybastler – dieser Leitfaden bietet Ihnen die nötigen Einblicke, um die ABS-Extrusion zu meistern.

Was ist ABS-Extrusion?

Die ABS-Extrusion ist ein präzises Herstellungsverfahren, bei dem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Pellets in funktionale Formen wie Stäbe, Platten, Filamente oder individuelle Profile umgewandelt werden. Dabei wird das ABS-Rohmaterial geschmolzen und durch eine speziell entwickelte Düse gepresst, um Teile mit gleichbleibenden Abmessungen und Querschnittsprofilen herzustellen. Dank der Fähigkeit, langlebige, hochwertige Komponenten herzustellen, spielt das Verfahren eine entscheidende Rolle in zahlreichen Branchen, darunter der Automobilindustrie, der Elektronikindustrie und dem 3D-Druck.

Der Prozess erfordert eine detaillierte Kontrolle von Temperatur, Druck und Materialfluss, um eine optimale Produktqualität zu gewährleisten. Die ABS-Extrusion ist insbesondere für ihre Fähigkeit bekannt, präzise und wiederholbare Ergebnisse zu erzielen, was bei Anwendungen von Vorteil ist, die präzise mechanische Eigenschaften oder kundenspezifische Spezifikationen erfordern.

Der Extrusionsprozess: Schritt für Schritt

1. Material vorbereitung

Die Grundlage für eine hochwertige Extrusion ist die Gewährleistung, dass das ABS-Granulat absolut feuchtigkeitsfrei ist. Selbst minimale Feuchtigkeit kann während der Schmelzphase verdampfen, was zu Defekten wie Blasen oder ungleichmäßigem Fließen führen kann. Typischerweise werden die Granulate in einem Industrietrockner bei Temperaturen zwischen 80°C und 90°C für mindestens 2–4 Stunden vor dem Eintritt in den Extruder. Dieser Schritt gewährleistet die Integrität und Verarbeitungskonsistenz des Materials.

2. Beschickung des Extruders

Nach dem Trocknen werden die ABS-Pellets eingeführt zur Trichter ExtruderDer Trichter führt die Pellets in den Zylinder des Extruders, wo sie auf eine rotierende Schraube Die Schnecke transportiert das Material. Sie erfüllt mehrere Funktionen: Transport, Erhitzen, Mischen und Druckbeaufschlagen des Materials, um eine homogene Schmelze zu erzeugen. Die Schneckenkonstruktion mit unterschiedlicher Steigung und Tiefe entlang der Schneckenlänge gewährleistet einen gleichmäßigen Materialfluss durch jede Phase.

3. Erhitzen und Schmelzen

Die ABS-Pellets werden im Zylinder einem sorgfältig kontrollierten Temperaturprofil ausgesetzt, typischerweise zwischen 200°C und 250°CSpezielle Heizzonen sind strategisch entlang des Zylinders platziert, um die Temperatur mit zunehmender Pelletbewegung zu erhöhen. Dieser kontrollierte Gradient verhindert thermischen Abbau und stellt sicher, dass das ABS einen gleichmäßig geschmolzenen Zustand mit konstanter Viskosität erreicht. Zusätzlich trägt die durch die Schneckenrotation erzeugte Reibung zum Erwärmungsprozess bei und fördert so ein gleichmäßiges Schmelzen.

4. Extrusion durch die Düse

Sobald das ABS seinen geschmolzenen Zustand erreicht hat, wird es durch eine kundenspezifische MatrizeDie Düse ist so konstruiert, dass sie das extrudierte Material in das gewünschte Profil bringt, egal ob es sich um Filament, Platte oder Stab handelt. Die Präzision der Düse ist entscheidend, da selbst kleinste Konstruktionsfehler zu Defekten im Endprodukt führen können. Beispielsweise sind Düsen für die Filamentproduktion so konzipiert, dass sie kontinuierliche, zylindrische Materialien mit engen Durchmessertoleranzen produzieren, um den Anforderungen des 3D-Drucks gerecht zu werden.

5. Abkühlung und Erstarrung

Nach dem Verlassen der Düse wird das geschmolzene ABS sofort abgekühlt, um seine endgültige Form anzunehmen. Die Kühlsysteme umfassen typischerweise Wasserbäder für schnelles Abkühlen oder Luftzirkulationsverfahren für langsameres, kontrolliertes Abkühlen. Der Abkühlprozess ist entscheidend für die mechanischen Eigenschaften des Produkts. Beispielsweise kann zu schnelles Abkühlen innere Spannungen verursachen und zu Verzug führen, während langsameres Abkühlen für Dimensionsstabilität sorgt und innere Spannungen reduziert. Die jeweilige Methode hängt von den gewünschten Produkteigenschaften ab.

6. Schneiden und Fertigstellen

Schließlich schneiden industrielle Schneidemaschinen das extrudierte ABS auf die gewünschte Länge oder Größe. Dieser Schritt kann auch Folgendes umfassen: Sekundärveredelungsprozesse Um die Benutzerfreundlichkeit oder das Erscheinungsbild des Produkts zu verbessern. Beispielsweise kann Oberflächenpolitur die Oberfläche für Verbraucheranwendungen verbessern, während Präzisionsbeschnitt engere Toleranzen für den industriellen Einsatz gewährleistet. Je nach Endanwendungsanforderungen können zusätzliche Behandlungen wie Lackieren oder Beschichten erfolgen.

Dieser Schritt-für-Schritt-Prozess verdeutlicht die technischen Feinheiten der ABS-Extrusion. Er erklärt, warum eine gründliche Vorbereitung und präzise Kontrolle in jeder Phase für gleichbleibend hochwertige Ergebnisse unerlässlich sind.

Anwendungen von extrudiertem ABS: Ein genauerer Blick

Extrudiertes Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist ein wichtiger Bestandteil der Industrie. Seine Festigkeit, Haltbarkeit und einfache Verarbeitung machen es unverzichtbar für Produkte, auf die wir uns täglich verlassen. Von Automobilkomponenten bis hin zu Konsumgütern bietet extrudiertes ABS Leistung und Funktionalität auf eine Weise, die oft als selbstverständlich angesehen wird. Im Folgenden untersuchen wir seine wichtigsten Anwendungen.

Automobilanwendungen

Extrudiertes ABS ist ein wichtiges Material für Automobilkomponenten, da es die Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit und Designflexibilität bietet, die in anspruchsvollen Umgebungen erforderlich sind.

• Dashboards
  Extrudierte ABS-Armaturenbretter bleiben auch bei extremer Hitze, beispielsweise längerer Sonneneinstrahlung, stabil. Ihre Vielseitigkeit ermöglicht komplexe Designs, bei denen Lüftungsschlitze, Instrumententafeln und Infotainmentsysteme nahtlos integriert werden können.

• Verkleidungsplatten
  Das leichte und dennoch robuste ABS eignet sich ideal für Innenverkleidungen wie Türverkleidungen und Säulenverkleidungen. Die Oberfläche kann strukturiert oder veredelt werden, um hochwertige Materialien zu imitieren und so eine hochwertige Ästhetik ohne hohe Kosten zu bieten.

• Kühlergrills und Stoßfänger
  Im Außenbereich wird ABS für seine Schlagfestigkeit geschätzt, wodurch Kühlergrills und Stoßfängerabdeckungen kleineren Kollisionen standhalten. Die gute Lackierbarkeit ermöglicht zudem eine präzise Farbabstimmung auf das Fahrzeugdesign.

Elektronikanwendungen

Die Elektronikindustrie profitiert von der Fähigkeit von ABS, Schutz und Präzision zu kombinieren.

• Gerätegehäuse
  ABS ist ein zuverlässiges Gehäusematerial für alles von Laptops bis hin zu Druckern. Seine isolierenden Eigenschaften schützen die internen Komponenten vor elektrischen Störungen, während seine Steifigkeit Schutz vor physischen Einflüssen gewährleistet.

• Tastaturrahmen
  Dank seiner Formstabilität gewährleistet ABS einen perfekten Sitz der Schlüssel und somit eine reibungslose Funktionalität auch nach längerem Gebrauch.

• Gehäuse für Elektrowerkzeuge
  ABS bietet robuste Gehäuse für Elektrowerkzeuge und bietet leichten Schutz vor Stößen und den rauen Bedingungen auf der Baustelle und in Werkstätten.

Bauanwendungen

Extrudiertes ABS glänzt im Bauwesen durch seine chemische Beständigkeit, Feuchtigkeitsstabilität und Langlebigkeit.

• Rohre und Formstücke
  ABS ist beständig gegen Rost und chemische Korrosion und wird häufig in Sanitär- und Abwassersystemen eingesetzt. Es übertrifft herkömmliche Materialien wie Metall. Dies reduziert den Wartungsaufwand und verlängert die Produktlebensdauer.

• Formen und Gussformen
  Betonformen aus ABS bieten eine glatte Oberfläche und sorgen für professionelle Ergebnisse. Die Steifigkeit des Materials verhindert Verformungen während des Aushärtungsprozesses.

• Wandpaneele und Zierleisten
  ABS-Wandpaneele und -Verkleidungen sind ideal für feuchte Räume wie Küchen und Badezimmer, da sie feuchtigkeitsbeständig sind und ihre Integrität über die Zeit bewahren.

Konsumgüteranwendungen

Von Spielzeug bis hin zu Küchengeräten sorgt ABS bei Konsumgütern für ein Gleichgewicht zwischen Funktionalität und Ästhetik.

• Spielzeuge
  ABS wird aufgrund seiner Langlebigkeit und der glatten, leicht zu reinigenden Oberfläche gerne für Spielzeug verwendet. Es kann zudem während der Produktion pigmentiert werden, wodurch potenziell gefährliche Farben überflüssig werden.

• Küchenhelfer
  Dank seiner Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit wird ABS häufig für Gerätegehäuse und Griffe von Küchenutensilien verwendet. Es ist leicht und robust und hält auch häufigem Gebrauch stand.

• Gepäck
  Aufgrund seiner Stoßfestigkeit und Steifigkeit eignet sich ABS ideal für Hartschalengepäck. Es schützt den Inhalt und sorgt gleichzeitig für ein aerodynamisches, leichtes Design.

Extrudiertes ABS ist in vielen Branchen unverzichtbar und bietet Festigkeit, Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit. Von der Fahrzeugsicherheit bis hin zum hochwertigen Verbraucherdesign bewältigt ABS die Herausforderungen moderner Produktion ohne Kompromisse bei der Leistung. Das Verständnis dieser Anwendungen zeigt, wie dieses bemerkenswerte Material unseren Alltag bereichert.

Mit prägnanten und dennoch informativen Aufschlüsselungen dieser Branchen zeigt extrudiertes ABS, warum es für Hersteller und Innovatoren weltweit das Material der Wahl ist.

Wichtige Überlegungen zur ABS-Extrusion

Das Extrudieren von hochwertigem ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) erfordert eine präzise Kontrolle in jeder Phase. ABS ist vielseitig und einfach zu verarbeiten, aber das Erreichen gleichbleibender Ergebnisse hängt von kritischen Faktoren wie Temperatur, Schnecken- und Werkzeugdesignund Kühlung. Diese Elemente wirken sich direkt auf die Produktfestigkeit, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität aus. Im Folgenden erläutern wir diese Aspekte im Detail.

Temperaturkontrolle

Um Defekte und Materialzersetzung zu vermeiden, ist die Verarbeitung von ABS innerhalb seines optimalen Temperaturfensters von 200 °C bis 250 °C von entscheidender Bedeutung.

• Degradation vermeiden
  Übermäßige Hitze über 250 °C kann ABS zersetzen und zu Verfärbungen, schwächeren mechanischen Eigenschaften und der Freisetzung schädlicher Dämpfe führen.

• Sicherstellung des vollständigen Schmelzens
  Bei Temperaturen unter 200 °C können die Pellets teilweise schmelzen, was zu ungleichmäßigem Fluss und Oberflächenfehlern wie Streifen oder Hohlräumen im Produkt führt.

• Präzision mit Heizzonen
  Moderne Extruder verwenden mehrere Heizzonen entlang des Zylinders, um ein gleichmäßiges Schmelzen zu gewährleisten. Beispielsweise erweicht eine erste Zone bei 200 °C die Pellets, während eine letzte Zone bei 250 °C einen homogenen, vollständig geschmolzenen Zustand gewährleistet. Dies verhindert Materialinkonsistenzen, die die Produktqualität beeinträchtigen können.

Schrauben- und Matrizendesign

Die Schnecke und die Düse im Extruder müssen präzise konstruiert sein, um ein gleichmäßiges Schmelzen, einen konstanten Druck und eine genaue Formgebung zu gewährleisten.

• Schraubendesign
  Die Schnecke fördert, schmilzt und setzt ABS für die Extrusion unter Druck. Merkmale wie das Kompressionsverhältnis (typischerweise 2,5:1 bis 3:1 für ABS) und die gleichmäßige Schneckensteigung sind optimiert, um das Material gründlich zu schmelzen und zu mischen und gleichzeitig einen konstanten Druck entlang des Zylinders aufrechtzuerhalten.

• Stanzdesign
  Die Geometrie der Düse formt das geschmolzene ABS und muss einen gleichmäßigen Materialfluss ermöglichen. Schlecht konstruierte Düsen können zu Defekten wie ungleichmäßiger Wandstärke oder Verformung führen. Beispielsweise ist beim Extrudieren von ABS-Rohren Präzision entscheidend, um das Material gleichmäßig um den Dorn zu verteilen und so eine perfekte Maßgenauigkeit zu gewährleisten.

• Strömungssimulation
  Fortschrittliche Werkzeuge wie die numerische Strömungsmechanik (CFD) simulieren den Materialfluss durch die Matrize und identifizieren potenzielle Probleme wie Scherspannungen bereits vor der Fertigung. Simulation reduziert Versuch und Irrtum und verbessert so Effizienz und Produktqualität.

Kühlraten

Das Abkühlen ist ein kritischer Schritt, der ABS verfestigt und seine endgültigen Eigenschaften fixiert. Unsachgemäßes Abkühlen kann zu inneren Spannungen, Verzug oder Verformung führen.

• Umgang mit internen Spannungen
  Durch schnelles Abkühlen erstarren die äußeren Schichten häufig schneller als der Kern, was zu inneren Spannungen führt, die zu Rissen oder verringerter Festigkeit führen können.

• Verformungen vorbeugen
  Durch langsames Abkühlen können nicht unterstützte Abschnitte durchhängen, was die Maßgenauigkeit und die strukturelle Stabilität beeinträchtigt.

• Kühlmethoden
  Maßgeschneiderte Methoden gewährleisten optimale Ergebnisse. Luftkühlung ist Standard für dickere Profile, die eine allmähliche Abkühlung erfordern, während Wasserbäder eine schnellere Abkühlung für dünnere, komplexere Formen ermöglichen. Kalibrierungswerkzeuge wie Vakuumkalibrierungstanks sichern die Produktgeometrie beim Abkühlen. Beispielsweise kann die Verwendung eines Vakuumtanks während Rohrextrusion sorgt für Rundheit und Maßgenauigkeit.

• Kontrollierte Gradienten
  Durch schrittweise Temperatursenkungen werden innere Spannungen minimiert. Die Kühlung kann durch aufeinanderfolgende Wasserbäder mit zunehmend niedrigeren Temperaturen für die Stäbe erfolgen, um eine gleichmäßige Erstarrung und bessere mechanische Eigenschaften zu erreichen.

Das Fazit

Bei der ABS-Extrusion müssen Faktoren wie Temperatur, Schnecken- und Matrizendesign sowie Kühlung sorgfältig beachtet werden, um eine hohe Produktqualität zu gewährleisten. Die richtige Kontrolle dieser Variablen verhindert Defekte, verbessert die Effizienz und steigert die Leistung der Endprodukte.

Die Beherrschung dieser Prozesse ermöglicht es Herstellern, langlebige, funktionale und optisch ansprechende ABS-Komponenten herzustellen – von Autoteilen bis hin zu Konsumgütern. Das Verständnis dieser wichtigen Aspekte stellt sicher, dass jedes extrudierte ABS-Produkt höchste Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllt.

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So optimieren Sie die ABS-Druckeinstellungen für den 3D-Druck

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist ein beliebtes Material im 3D-Druck und wird für seine Langlebigkeit, Flexibilität und Hitzebeständigkeit geschätzt. Der Druck mit ABS stellt jedoch besondere Herausforderungen dar, insbesondere für erfahrene Anwender, die hochwertige und präzise Ergebnisse erzielen möchten. Fortschrittliche Optimierungstechniken, wie die Feinabstimmung von Extrusionsmultiplikatoren und die Steuerung von Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit, können die Erzielung glatter Oberflächen, präziser Abmessungen und robuster Teile deutlich verbessern. Im Folgenden geben wir Expertentipps für die Perfektionierung Ihrer ABS-Drucke.

Beherrschen der Extrusionsmultiplikator-Anpassung

Der Extrusionsmultiplikator (oder die Durchflussrate) ist eine wichtige, aber oft übersehene Einstellung, die sich direkt auf die Materialablagerung, die Schichthaftung und die Druckqualität auswirkt.

• Genauigkeit einstellen
  Durch die Anpassung des Extrusionsmultiplikators wird sichergestellt, dass Ihr Extruder die für jede Schicht benötigte Menge ABS-Filament exakt abgibt. Drucken Sie einen einfachen Kalibrierungswürfel oder ein Testteil und messen Sie dessen Wandstärke mit einem Messschieber. Vergleichen Sie das Ergebnis mit Ihren Slicer-Einstellungen und passen Sie den Extrusionsmultiplikator in kleinen Schritten (z. B. 0,95–1,05) entsprechend an.

• Vermeidung einer Überextrusion
  Überextrusion führt zu Fadenbildung, Klecksen und rauen Oberflächen. Ist überschüssiges Material zwischen den Schichten oder an Ecken sichtbar, verringert der Test den Multiplikator geringfügig. Beispielsweise kann eine Reduzierung von 1,00 auf 0,98 die Schichtdefinition verbessern und Materialansammlungen verhindern.

• Unterextrusion verhindern
  Umgekehrt führt Unterextrusion zu Schwachstellen und Lücken im Druck. Erscheinen die Schichten unterfüllt oder locker, erhöhen Sie den Multiplikator schrittweise. Stellen Sie sicher, dass die Filamentdurchmessereinstellung mit dem Durchmesser (gemessen mit einem Mikrometer) übereinstimmt, um präzise Anpassungen zu ermöglichen.

Verwalten von Umgebungsbedingungen

ABS reagiert äußerst empfindlich auf Umweltfaktoren wie Temperatur und Feuchtigkeit, was sich auf die Druckqualität und Zuverlässigkeit auswirkt.

• Kontrolle der Luftfeuchtigkeit
  Wenn ABS-Filament ungeschützt bleibt, nimmt es Feuchtigkeit aus der Luft auf, was zu Problemen wie Blasenbildung, schlechter Schichthaftung oder Sprödigkeit führen kann. Lagern Sie ABS-Spulen in luftdichten Behältern mit Trockenmittel oder verwenden Sie Filamenttrockner, um die aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen. Für Drucke in feuchten Umgebungen empfiehlt sich die Verwendung eines Trockenbox-Feeders, um während des gesamten Prozesses durchgehend trockenes Filament zu gewährleisten.

• Aufrechterhaltung einer stabilen Umgebungstemperatur
  Schwankende Raumtemperaturen können aufgrund ungleichmäßiger Kühlung zu Verformungen oder Schichtablösungen während des Druckvorgangs führen. Um eine stabile Umgebung zu gewährleisten, stellen Sie Ihren Drucker in ein Gehäuse oder einen zugfreien Raum. Gehäuse helfen außerdem, die Wärme zu speichern und sorgen so für eine bessere Schichthaftung bei größeren oder komplexeren Teilen.

• Kammerheizungsoptionen
  Für anspruchsvollere Konfigurationen empfiehlt sich der Einbau einer kontrolliert beheizten Kammer um Ihren Drucker. Eine Temperatur von etwa 45 °C bis 60 °C im Gehäuse verbessert die ABS-Leistung, da thermische Spannungen reduziert werden, die bei großen Drucken zu Rissen oder Verformungen führen.

Perfektionierung der Betthaftung

ABS neigt dazu, sich an den Ecken zu verziehen oder anzuheben, insbesondere bei langen Drucken. Eine optimale Bettvorbereitung ist für den Erfolg entscheidend.

• Auswahl der Bettoberfläche
  Verwenden Sie eine beheizte Bauplatte mit einer Temperatur von 90 °C bis 110 °C. Oberflächen wie PEI, Kaptonband oder eine in Aceton gelöste ABS-Aufschlämmung sorgen für eine hervorragende Haftung. Je nach Teilegeometrie können fortgeschrittene Anwender mit strukturierten Druckbetten oder Magnetsystemen experimentieren, um die Ergebnisse zu optimieren.

• Krempen und Flöße
  Brims oder Rafts können die Haftung verbessern und Verformungen bei anspruchsvollen Drucken mit großem Footprint minimieren. Passen Sie die Brim-Breite in Ihrem Slicer an (z. B. 5–10 mm) oder erhöhen Sie die Dichte des Rafts für mehr Stabilität.

• Nivellierung und Kalibrierung
  Überprüfen Sie regelmäßig die Nivellierung Ihres Druckbetts und stellen Sie sicher, dass der Düsenabstand korrekt ist. Verwenden Sie eine Fühlerlehre oder ein Nivellierungssystem für die Druckbettnivellierung für eine genaue Kalibrierung. Fortschrittliche Firmware wie das ABL-System (Auto Bed Leveling) von Marlin kann diesen Prozess weiter automatisieren.

Erweiterte Slicer-Einstellungen

Die Wahl der richtigen Slicer-Einstellungen kann die ABS-Druckqualität erheblich verbessern.

• Optimale Drucktemperatur
  Passen Sie die Düsentemperatur je nach Filamentmarke und -farbe zwischen 230 °C und 250 °C an. Verwenden Sie einen Temperaturkalibrierungsturm, um den idealen Temperaturbereich für Ihr Filament zu ermitteln. Höhere Temperaturen verbessern die Schichthaftung, können aber die Fadenbildung verstärken. Optimieren Sie daher die Balance.

• Optimierte Rückzugseinstellungen
  Die Rückzugseinstellungen steuern den Filamentrückzug bei Nicht-Druckbewegungen und reduzieren so Fadenbildung oder Auslaufen. Bei ABS führen kürzere Distanzen (1–2 mm) bei langsameren Geschwindigkeiten (20–40 mm/s) oft zu saubereren Ergebnissen. Testen Sie verschiedene Einstellungen an kleinen Teilen, um die perfekte Kombination zu finden.

• Lüftereinstellungen
  ABS bevorzugt eine minimale Lüfterkühlung, um eine Schwächung der Schichten zu vermeiden. Für eine starke Haftung deaktivieren Sie den Lüfter für die ersten Schichten und stellen Sie ihn dann für Überhänge oder komplizierte Details auf eine niedrige Geschwindigkeit (10%–20%) ein. Fortgeschrittene Benutzer können Slicer verwenden, die eine Lüftergeschwindigkeitsregelung basierend auf Schichthöhe oder -geometrie ermöglichen.

Verfeinernde Nachbearbeitung

Fortgeschrittene Anwender streben oft glatte, professionelle Oberflächen an. ABS eignet sich gut für die Nachbearbeitung, einschließlich Schleifen, Schweißen und Glätten mit Aceton.

• Schleifen für Präzision
  Beginnen Sie mit Schleifpapier mittlerer Körnung (120–220er Körnung) und arbeiten Sie sich für ein poliertes Finish zu feineren Körnungen (400–600er Körnung) vor. Schleifen Sie vorsichtig um feine Details herum, um Materialabtrag zu vermeiden.

• Acetondampfglättung
  Für eine glänzende und gleichmäßige Oberfläche setzen Sie Ihren Druck Acetondampf aus. Verwenden Sie zur Sicherheit einen verschlossenen Behälter und eine hitzebeständige Unterlage. Kleine Drucke benötigen möglicherweise nur wenige Minuten, größere bis zu 15–20 Minuten. Beobachten Sie den Prozess, um ein Überschweißen zu vermeiden.

• Filamentschweißen
  Aceton ist ein wirksamer Klebstoff zum Verbinden mehrerer ABS-Teile. Es verbindet die Teile chemisch zu einer nahtlosen Struktur. Tragen Sie Aceton sparsam mit einem Pinsel auf, um Oberflächenspuren zu minimieren.

Die Optimierung von ABS für den 3D-Druck erfordert eine Kombination aus präzisen Einstellungen, kontrollierten Umgebungen und kalkulierter Nachbearbeitung. Fortschrittliche Techniken wie die Anpassung von Extrusionsmultiplikatoren, die Steuerung der Luftfeuchtigkeit und die Verfeinerung der Slicer-Einstellungen liefern die Genauigkeit und Qualität, die erfahrene Anwender verlangen. Wenn Sie diese Schritte beherrschen, können Sie dauerhaft langlebige, professionelle ABS-Drucke erstellen, die Ihren Design- und Funktionsanforderungen entsprechen.

Mit den richtigen Werkzeugen und Liebe zum Detail wird ABS zu einem vorteilhaften Material für komplexe und leistungsstarke Projekte. Optimieren Sie Ihren 3D-Druck mit diesen Expertentipps und profitieren Sie von der unübertroffenen Vielseitigkeit von ABS.

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Vergleich von ABS und PLA

Im 3D-Druck zählen ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polymilchsäure) zu den beliebtesten Filamenten. Beide Materialien verfügen über einzigartige Eigenschaften, die sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen. Das Verständnis ihrer Unterschiede hinsichtlich Eigenschaften, Benutzerfreundlichkeit und Anwendungsmöglichkeiten hilft Ihnen, eine fundierte Entscheidung für Ihr nächstes Projekt zu treffen.

Nachfolgend bieten wir eine detaillierte Analyse jedes Materials und eine umfassende Vergleichstabelle, in der die wichtigsten Unterschiede hervorgehoben werden.

Materialeigenschaften

• ABS ist bekannt für seine Festigkeit, Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit. Es hält höheren Aufprallkräften stand und eignet sich daher ideal für Funktionsteile und Produkte, die Belastungen oder Hitze ausgesetzt sind. Es erfordert jedoch spezielle Druckbedingungen, wie z. B. ein beheiztes Druckbett und eine kontrollierte Umgebung.
• PLA ist ein biologisch abbaubares, pflanzliches Material, das sich durch einfache Bedruckbarkeit und Oberflächenbeschaffenheit auszeichnet. Im Vergleich zu ABS weist es eine geringere Hitzebeständigkeit und Schlagfestigkeit auf, ist dafür aber anwenderfreundlicher und für Anfänger geeignet.

Benutzerfreundlichkeit

PLA wird oft wegen seiner geringen Verformungsneigung, seines minimalen Geruchs und seiner guten Druckeigenschaften ohne beheiztes Druckbett bevorzugt. ABS hingegen ist zwar hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften vielseitiger, erfordert aber eine präzise Temperaturregelung, eine sorgfältige Vorbereitung des Druckbetts und einen geschlossenen Drucker, um Verformungen oder Risse zu vermeiden.

Anwendungen

• ABS Anwendungen finden sich typischerweise in Autoteilen, Werkzeuggehäusen und funktionalen Prototypen, bei denen mechanische und thermische Haltbarkeit im Vordergrund stehen.
• PLA wird häufig für Dekorationsartikel, Lehrmodelle und belastungsarme Prototypen verwendet, bei denen Umweltverträglichkeit und einfaches Drucken von entscheidender Bedeutung sind.

Vergleichstabelle

Auswahl des richtigen Materials

Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung zwischen ABS und PLA die folgenden Faktoren:

1. Projekttyp

   • Wählen ABS für funktionale, langlebige oder hitzebeständige Teile wie Gehäuse, Halterungen oder Automobilkomponenten.
   • Entscheiden Sie sich für PLA für ästhetische, pädagogische oder weniger anspruchsvolle Anwendungen wie Pflanzgefäße, Modelle und Ausstellungsstücke.

2. Druckbedingungen

   • Wenn Sie über einen geschlossenen 3D-Drucker mit Temperaturregelung verfügen, können Sie die Herausforderungen von ABS bewältigen.
   • Wenn Einfachheit und Komfort für Sie im Vordergrund stehen, ist PLA die bessere Wahl.

3. Umweltbedenken

   • Die biologische Abbaubarkeit von PLA macht es zu einer umweltfreundlicheren Option für umweltbewusste Benutzer. ABS kann zwar über spezielle Programme recycelt werden, zersetzt sich jedoch nicht auf natürliche Weise.

4. Erfahrungsstufe

   • Anfänger oder Gelegenheitsnutzer werden PLA einfacher und nachsichtiger finden.
   • Fortgeschrittene Benutzer, die überlegene mechanische Eigenschaften benötigen, bevorzugen möglicherweise ABS, trotz der Lernkurve.

ABS und PLA erfüllen unterschiedliche Anforderungen im 3D-Druck. ABS zeichnet sich durch Langlebigkeit, Schlagfestigkeit und technische Anwendungen aus, während PLA benutzerfreundliche Handhabung, Umweltfreundlichkeit und eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit bietet. Wenn Sie die Stärken und Schwächen beider Materialien kennen, können Sie das Filament auswählen, das Ihren spezifischen Anforderungen am besten entspricht.

Nutzen Sie die obige Vergleichstabelle als Orientierungshilfe und experimentieren Sie mit diesen Materialien, um ihr Potenzial für Ihre Projekte voll auszuschöpfen. Egal, ob Sie Anfänger oder erfahrener Maker sind, die Wahl des richtigen Filaments kann entscheidend zum Erreichen Ihrer 3D-Druckziele beitragen.

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Fehlerbehebung bei häufigen Problemen bei der ABS-Extrusion

Die ABS-Extrusion ist aufgrund der Haltbarkeit, Flexibilität und Vielseitigkeit des Materials äußerst lohnend. Allerdings können während des Prozesses Probleme wie Verzug, schlechte Oberflächenqualität und Düsenstaus auftreten. Die Behebung dieser häufigen Probleme mit praktischen Lösungen spart Zeit und verbessert die Qualität Ihrer extrudierten Produkte. Im Folgenden erläutern wir häufige Probleme und geben detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Lösung.

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1. Beheben von Verformungen

Verzug ist eines der häufigsten Probleme bei der ABS-Extrusion. Er entsteht, wenn das Material durch ungleichmäßige Abkühlung schrumpft und sich von der Baufläche ablöst, was zu verformten Teilen führt.

Schritte zum Beheben von Verformungen:

1. Heizbett vorheizen:
   Stellen Sie die Temperatur Ihres Heizbetts zwischen 90 °C und 110 °C ein, um eine gleichmäßige Haftung auf der Oberfläche zu gewährleisten.

2. Verbesserung der Betthaftung:

   • Tragen Sie eine dünne Schicht ABS-Aufschlämmung (in Aceton gelöst) auf oder verwenden Sie Kapton-Klebeband oder PEI-Folien auf der Bettoberfläche.
   • Verwenden Sie für eine bessere Stabilität eine breitere Krempe (5–10 mm) oder Rafts in den Slicer-Einstellungen.

3. Den Drucker einschließen:

   • Verwenden Sie eine Einhausung, um die Druckumgebung zu stabilisieren und Zugluft zu vermeiden.
   • Halten Sie die Gehäusetemperatur bei etwa 45 °C–60 °C, um Temperaturgradienten zu minimieren.

4. Richten Sie das Bett richtig aus:

   • Stellen Sie sicher, dass das Bett eben ist und der Düsenabstand stimmt. Eine zu nahe Düse kann dazu führen, dass das Material verquetscht wird, während eine zu weit entfernte Düse zu schlechter Haftung führen kann.

5. Verlangsamen Sie die ersten Schichten:
   Reduzieren Sie die Druckgeschwindigkeit für die erste Schicht auf etwa 20–30 mm/s. Dadurch kann das ABS fest haften, bevor weitere Schichten hinzugefügt werden.

Profi-Tipp:

Überprüfen Sie Ihre Einstellungen mit einem Testdruck, bevor Sie mit der Großserienproduktion beginnen. Sollten die Probleme weiterhin bestehen, passen Sie Rand, Druckbetttemperatur oder Gehäuseisolierung an.

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2. Verbesserung der Oberflächenqualität

Oberflächenfehler wie raue Texturen, Fadenbildung oder Schichtinkonsistenzen kommen bei der ABS-Extrusion häufig vor. Diese Unvollkommenheiten beeinträchtigen das Aussehen und die Funktionalität des Endprodukts.

Schritte zur Verbesserung der Oberflächenqualität:

1. Druckgeschwindigkeit optimieren:

   • Reduzieren Sie die Druckgeschwindigkeit auf 40–60 mm/s für eine bessere Auflösung und Schichtbindung.
   • Erwägen Sie für komplizierte Teile sogar noch langsamere Geschwindigkeiten (20–30 mm/s).

2. Temperatur kalibrieren:

   • Stellen Sie Ihre Düsentemperatur zwischen 230 °C und 250 °C ein.
   • Führen Sie einen Temperaturturmtest durch, um die ideale Drucktemperatur für Ihr spezifisches Filament zu ermitteln.
   • Vermeiden Sie eine Überhitzung, da diese zu Klecksen und Fadenbildung führt.

3. Perfekte Rückzugseinstellungen:

   • Passen Sie den Rückzugsabstand auf 1–2 mm an, um das Stringing zu reduzieren.
   • Stellen Sie die Rückzugsgeschwindigkeit auf 20–40 mm/s ein, um sauberere Fahrwege zu erzielen.

4. Kühlung für Überhänge aktivieren:

   • Deaktivieren Sie die Lüfterkühlung für die ersten Schichten, um eine starke Haftung zu gewährleisten.
   • Aktivieren Sie beim Drucken von Überhängen oder feinen Details schrittweise die Kühlung mit niedriger Geschwindigkeit (10%–20%).

5. Nachbearbeitungsfehler:

   • Schleifen Sie raue Stellen mit feinkörnigem Schleifpapier (z. B. Körnung 400–600) ab.
   • Für ein professionelles Ergebnis verwenden Sie Acetondampfglättung. Hängen Sie das Werkstück in einen verschlossenen Behälter mit kleinen Mengen Aceton, um eine gleichmäßige Glättung zu erzielen.

Profi-Tipp:

Experimentieren Sie mit verschiedenen Slicer-Profilen für ABS, bis Sie die gewünschte glatte Oberfläche erreichen.

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3. Beheben von Düsenstaus

Düsenstaus entstehen, wenn das ABS-Filament hängen bleibt und die ExtrusionsverfahrenDies kann zu Unterextrusion oder vollständigen Druckfehlern führen.

Schritte zum Beheben von Düsenstaus:

1. Reinigen Sie die Düse:

   • Erhitzen Sie die Düse auf die ABS-Extrusionstemperatur (230 °C–250 °C).
   • Beseitigen Sie Verstopfungen mit einem dünnen Draht oder einer Nadel. Gehen Sie dabei vorsichtig vor, um eine Beschädigung der Düse zu vermeiden.
   • Bei hartnäckigen Verstopfungen versuchen Sie die „Cold Pull“-Methode. Erhitzen Sie die Düse, drücken Sie das Filament manuell hinein, kühlen Sie es leicht ab und ziehen Sie die restlichen Rückstände heraus.

2. Überprüfen Sie den Filamentpfad:

   • Überprüfen Sie die Filamentspule auf Verwicklungen oder Widerstand.
   • Stellen Sie sicher, dass der Filamentdurchmesser den Druckereinstellungen entspricht. Standard-ABS-Filamente sind typischerweise 1,75 mm oder 2,85 mm dick.

3. Sauberes Filament verwenden:

   • Das getrocknete ABS-Filament weist eine bessere Leistung auf. Bewahren Sie es in einem luftdichten Behälter mit Trockenmittel auf, um die Feuchtigkeitsaufnahme zu minimieren.
   • Wenn sich Feuchtigkeit ansammelt, trocknen Sie das Filament einige Stunden lang in einem speziellen Filamenttrockner oder Ofen bei einer Temperatur zwischen 50 °C und 60 °C.

4. Abgenutzte Düsen ersetzen:

   • Mit der Zeit verschleißen Düsen, insbesondere beim Drucken mit abrasiven Filamenten. Wenn die Verstopfungen weiterhin bestehen, ersetzen Sie die Düse durch eine neue.

5. Überprüfen Sie die Extruderspannung:
   Stellen Sie sicher, dass das Extruderzahnrad das Filament richtig greift. Lösen oder ziehen Sie die Spannschrauben nach Bedarf fest, um Probleme mit der Filamentzufuhr zu beheben.

Profi-Tipp:

Warten Sie Ihren Drucker regelmäßig, indem Sie die Düsen reinigen und die Filamente überprüfen, um wiederholte Verstopfungen während des Betriebs zu vermeiden.

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4. Lösen der Schichttrennung

Eine Schichttrennung, auch Delamination genannt, tritt auf, wenn eine schlechte Haftung zwischen den Schichten dazu führt, dass der Druck reißt. Dies kommt besonders häufig bei höheren oder dickeren ABS-Teilen vor.

Schritte zum Beheben der Schichttrennung:

1. Erhöhung der Schichtbindungsstärke:

   • Erhöhen Sie die Düsentemperatur (ggf. auf bis zu 250 °C), um die Bindung zu verbessern.
   • Reduzieren Sie die Nutzung des Kühllüfters, um sicherzustellen, dass die Schichten zwischen den Drucken warm bleiben.

2. Dickere Schichten aktivieren:

   • Stellen Sie eine Schichthöhe zwischen 0,2–0,3 mm ein.
   • Durch das Drucken dickerer Schichten wird der Oberflächenkontakt erhöht und die Bindung verbessert.

3. Druckgeschwindigkeit und Bewegung prüfen:

   • Verlangsamen Sie die Druckgeschwindigkeit, um jeder Schicht ausreichend Zeit zum Verbinden zu geben.
   • Reduzieren Sie die Beschleunigungs- und Ruckeinstellungen im Slicer, um Vibrationen zu minimieren, die die Bindung stören könnten.

4. Drucken im Anhang:
   Verwenden Sie ein Gehäuse, um die Wärme im Drucker zu halten. Dadurch wird die thermische Kontraktion minimiert, die die Schichthaftung schwächen kann.

Profi-Tipp:

Bei größeren Teilen, die zu Verformungen und Ablösungen neigen, sollten Sie das Modell in kleinere Abschnitte aufteilen, diese separat drucken und durch Acetonschweißen miteinander verschmelzen.

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5. Maßgenauigkeit

Wenn ABS-Drucke zu groß, zu klein oder ungleichmäßig ausfallen, liegt die Ursache häufig in einer Maßungenauigkeit.

Schritte zur Verbesserung der Maßgenauigkeit:

1. Achsen kalibrieren:

   • Stellen Sie sicher, dass die X-, Y- und Z-Achsen Ihres Druckers richtig ausgerichtet und kalibriert sind.
   • Um Abweichungen zu erkennen, verwenden Sie Kalibrierungswürfel oder Testdrucke.

2. Stellen Sie den richtigen Extrusionsmultiplikator ein:

   • Messen Sie die Wandstärke mit einem Kalibrierstück und passen Sie anschließend den Extrusionsmultiplikator in den Slicer-Einstellungen an. Passen Sie die Werte nach Bedarf in kleinen Schritten an (z. B. 0,95–1,05).

3. Schrumpfung kompensieren:

   • ABS schrumpft beim Abkühlen um etwa 1–2%. Berücksichtigen Sie dies in den Dimensionskompensationseinstellungen Ihres Slicers.

4. Riemenspannung überprüfen:

   • Stellen Sie sicher, dass die Riemen straff, aber nicht überdehnt sind. Lose Riemen können zu ungleichmäßigen Abmessungen führen, während zu straffe Riemen den Motor belasten.

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Das Fazit

Die Behebung häufiger Probleme bei der ABS-Extrusion erfordert einen methodischen Ansatz – von der Behebung von Verformungen und Düsenstaus bis hin zur Verbesserung der Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit. Mit diesen maßgeschneiderten Lösungen holen Sie das Beste aus ABS heraus und fertigen funktionale und optisch ansprechende Komponenten.

Übung, Geduld und kleine, schrittweise Anpassungen helfen Ihnen, wiederkehrende Probleme zu lösen und Ihre Extrusionstechniken zu verfeinern. Mit den richtigen Einstellungen, der richtigen Wartung und der richtigen Umgebungskontrolle wird die ABS-Extrusion weniger zu einer Herausforderung, sondern zu einem lohnenden Prozess hinsichtlich Zuverlässigkeit und Qualität.

Führen Sie die oben beschriebenen Schritte aus und machen Sie aus Ihren Problemen mit der ABS-Extrusion Ihr Fachwissen!

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Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Unterschied zwischen PLA und ABS beim 3D-Druck?

A: PLA (Polymilchsäure) ist ein biologisch abbaubarer thermoplastischer Kunststoff, während ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ein haltbarerer und schlagfesterer Thermoplast ist. PLA lässt sich aufgrund seiner niedrigeren Drucktemperatur deutlich einfacher drucken, während ABS ein beheiztes Druckbett und eine kontrollierte Umgebung benötigt, um Verformungen zu vermeiden.

F: Warum wird ABS für bestimmte industrielle Anwendungen bevorzugt?

A: ABS wird in der Industrie häufig für Anwendungen mit hoher Schlagfestigkeit und chemischer Beständigkeit eingesetzt. Dank seiner Eigenschaften eignet es sich für die Herstellung stabiler, steifer und mechanisch belastbarer Teile und ist somit ideal für Prototypen und Fertigprodukte in verschiedenen Branchen.

F: Welche Drucktemperaturen werden für PLA und ABS empfohlen?

A: PLA lässt sich typischerweise bei Temperaturen um 180–220 °C gut drucken, während ABS einen höheren Temperaturbereich benötigt, in der Regel zwischen 220 und 250 °C. Es ist wichtig, die Temperatur genau zu überwachen, um eine optimale Extrusion und Haftung der Schichten zu gewährleisten.

F: Wie kann ich die Qualität meiner extrudierten ABS-Teile verbessern?

A: Um die Qualität extrudierter ABS-Teile zu verbessern, stellen Sie sicher, dass Ihr Drucker richtig kalibriert ist, verwenden Sie ein beheiztes Bett, um Verformungen vorzubeugen, sorgen Sie für eine ausreichende Belüftung, um Dämpfe abzuleiten, und erwägen Sie die Verwendung eines Gehäuses, um die Temperatur zu regulieren und Zugluft während des Druckens zu minimieren.

F: Welche Werkzeuge sind für die Arbeit mit PLA und ABS erforderlich?

A: Zu den wesentlichen Werkzeugen für die Arbeit mit PLA und ABS gehören ein 3D-Drucker, der beide Materialien verarbeiten kann, ein beheiztes Bett für ABS, hochwertige Filamentspulen und Werkzeuge für die Nachbearbeitung, beispielsweise Lösungsmittel wie Aceton zum Glätten von ABS-Oberflächen oder Schneidwerkzeuge zum Entfernen von Stützstrukturen.

F: Kann ich PLA und ABS im selben Druckauftrag verwenden?

A: Das Mischen von PLA und ABS im selben Druckauftrag wird aufgrund unterschiedlicher Schmelztemperaturen und Hafteigenschaften nicht empfohlen. Um die gewünschte Qualität und Leistung des Endprodukts zu erzielen, empfiehlt es sich, jeweils ein Material zu drucken.

F: Was sind einige typische Anwendungen für 3D-gedruckte ABS-Teile?

A: Zu den gängigen Anwendungen für 3D-gedruckte ABS-Teile gehören Automobilkomponenten, Haushaltsgegenstände, Spielzeug und Prototypen. Aufgrund seiner hohen Schlagfestigkeit und Haltbarkeit eignet es sich für Alltagsprodukte, die Verschleiß standhalten müssen.

F: Wie wirkt sich der Abkühlungsprozess auf die Qualität von ABS-Drucken aus?

A: Der Abkühlungsprozess ist für ABS-Drucke entscheidend, da er die Verfestigung des Materials beeinflusst. Langsames Abkühlen beugt Rissen und Verformungen vor, während schnelles Abkühlen zu inneren Spannungen führen kann. Eine kontrollierte Kühlumgebung, beispielsweise ein Gehäuse, trägt zur Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen bei.

F: Ist ABS im Vergleich zu PLA umweltfreundlich?

A: PLA gilt als umweltfreundlicher als ABS, da es biologisch abbaubar ist und aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird. Obwohl ABS nicht biologisch abbaubar ist, kann es recycelt und in bestimmten industriellen Anwendungen wiederverwendet werden, wird jedoch aus Erdöl gewonnen.

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Zusammenfassung

Die Beherrschung der ABS-Extrusion erfordert sorgfältige Kalibrierung, Detailgenauigkeit und optimierte Einstellungen, insbesondere bei Anwendungen wie dem 3D-Druck. Sie können das volle Potenzial von ABS ausschöpfen, indem Sie die technischen Details der Extrusion verstehen, sie mit Alternativen wie PLA vergleichen und häufige Probleme effektiv beheben. Ob bei der Herstellung von Automobilkomponenten, Elektronikgehäusen oder funktionalen Prototypen – die Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Vielseitigkeit von ABS sorgen für außergewöhnliche Ergebnisse in vielfältigen Anwendungen. Nehmen Sie sich Zeit, Ihren Ansatz zu verfeinern; die Ergebnisse werden für sich sprechen.

Quelle:

1. M3-ExtrusionDieser umfassende Leitfaden erläutert das ABS-Kunststoffextrusionsverfahren, seine Vorteile und Anwendungen in Branchen wie der Automobil-, Elektronik- und Sanitärindustrie. Er beschreibt außerdem detailliert die einzelnen Schritte des Extrusionsprozesses, von der Rohstoffaufbereitung bis zur Verpackung des Endprodukts.
   Quelle: M3 Extrusion

2. Bausano: Diese Ressource beleuchtet die Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen von ABS in Branchen wie dem Bauwesen, der Automobilindustrie und der Möbelindustrie. Sie erörtert außerdem das Anpassungspotenzial von ABS-Profilen und die Vorteile der Verwendung von Bausano-Extrusionsanlagen.
   Quelle: Bausano

3. XometrieDieser Artikel untersucht die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von ABS-Kunststoff, darunter seine Rolle im 3D-Druck, bei Automobilteilen und in der Medizintechnik. Er bietet außerdem Einblicke in die Eigenschaften, Recyclingfähigkeit und Eignung von ABS für verschiedene Herstellungsverfahren.
   Quelle: Xometry