HIPS – Mehr als ein Stützmaterial

Wer sich für ein HIPS Filament (High-Impact Polystyrene bzw. Hochschlagfestes Polystyrol) interessiert, der sucht in der Regel nach einem Support-Material für ABS. Diese Anforderung erfüllt der Kunststoff hervorragend. HIPS verfügt über ähnliche Eigenschaften und Temperaturanforderungen wie ABS. Allerdings löst es sich im Kontakt mit Limonen auf. Entsprechend kann ein ABS Objekt vollständig von ihm „befreit“ werden. HIPS Filament eignet sich jedoch auch hervorragend als eigenständiges 3D-Druckmaterial – ganz im Gegensatz zu seinem „PLA-Stützmaterial-Bruder“ PVA, was extrem weich ist und schnell bröselig wird.

Was ist HIPS?

HIPS steht für High-Impact Polystyrene. Es handelt sich also um ein thermoplastisches Polymer, das durch die Polymerisation von Polybutadien zu Polystyrol erzeugt wurde. Dieser Vorgang wurde mit hohen Wirkungsgraden („High Impact“) durchgeführt. Dies wirkt sich positiv auf die Eigenschaften des Kunststoffes aus. Ein HIPS Filament wird durch die besondere Art der Fertigung ausgesprochen vielseitig. Als Material für den 3D Druck wird HIPS im FDM-Verfahren gedruckt.

Welche Eigenschaften hat ein HIPS Filament?

HIPS hat eine extreme Schlagzähigkeit, ist leicht und weist eine große Härte auf. Diesbezüglich ähnelt der Thermoplast sehr ABS und ist beispielsweise PLA deutlich überlegen. HIPS Filament erscheint in einem strahlenden Weiß. Auf Wunsch kann das Material aber auch eingefärbt werden. Dabei können undurchsichtige Farben gewählt werden.

HIPS Filament ist resistent gegenüber vielen Säuren, Laugen und Mineralöl. Außerdem ist es wärmebeständig. Angegriffen wird es allerdings von organischen Lösungsmitteln, insbesondere dem Terpen Limonen, einem Abfallstoff aus Zitrusschalen bei der Saftproduktion. Der Kunststoff wird aber auch von Benzin aufgelöst. Das spezifische Gewicht von HIPS beträgt mit 1,04 g/cm³ in etwa dem von ABS, es ist deutlich geringer als das von PLA (ca. 1,27 g/cm³) oder PMMA.

Durchmesser2,85mm, 1,75mm
Gewichte101g - 500g, 501g - 1000g
Eigenschaftenauflösbar

Welche Vorteile bietet der 3D Druck mit einem HIPS Filament?

  • HIPS ist ausgesprochen abrieb- und schlagfest. Gerade Prototypen lassen sich deshalb ausgezeichnet aus einem entsprechenden Filament drucken.
  • HIPS ist antibakteriell.
  • Der Kunststoff ist mechanisch belastbar.
  • Überzeugende Optik: Das Material ist zwar hart, aber erscheint nicht spröde.
  • Der Kunststoff ist REACH-konform. (REACH ist die Europäische Chemikalienverordnung, die für die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe zur Anwendung kommt)

Welche Nachteile hat der 3D Druck mit einem HIPS Filament?

Wenn Sie mit einem HIPS Filament arbeiten, müssen Sie mit einigen Schwierigkeiten leben. Folgende Schattenseiten sollten Sie einplanen:

  • Nur eine geringe Auflösung im FDM-Druckverfahren.
  • Gefahr des Warpings („Verziehens“) dank Schrumpfung beim Abkühlen. Erfreulicherweise ist diese aber wesentlich geringer als beispielsweise bei ABS.
  • HIPS ist nicht UV-beständig. Der Kunststoff nimmt Schaden, wenn er zu lange Zeit der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt wird.
HIPS vs PLA
HIPS (neongelb) bietet eine schlechtere Auflösung als PLA (schwarz), zu sehen an dem fehlenden Loch im °-Zeichen, den unsauberen Unterkanten und den schlechteren Überhängen

Welche Temperaturen sollten für den Druck eines HIPS Filaments gewählt werden?

Die durchschnittlichen Temperaturen für den 3D Druck von einem HIPS Filament sind relativ hoch. Sie entsprechen grob den Werten, die Sie für ABS wählen sollten. Im Extruder bzw. der Düse des 3D Druckers sollten 220 bis 240 Grad herrschen. Das beheizte Druckbett sollte 90 bis 115 Grad haben. Sie können hier durchaus etwas experimentieren. Allerdings gilt grundsätzlich: Höhere Temperaturen im Druckbett sind besser. Auf diese Weise reduziert sich die Gefahr des Warpings und der Druckablösung.

Worauf sollte beim 3D Druck mit einem HIPS Filament geachtet werden?

HIPS ist ein ungiftiger Kunststoff. Allerdings entstehen beim 3D Druck trotzdem Dämpfe, die unangenehm werden. Je nach Variante dünstet HIPS beim Druck mehr oder weniger aus. Die Dämpfe können auf Dauer auch Irritationen in den Atemwegen sowie in den Augen hervorrufen. Es ist deshalb unbedingt empfehlenswert, stets zu lüften bzw. nur in Räumen mit guter Ventilation zu drucken.

Für welche Einsatzzwecke eignet sich ein HIPS Filament?

Generell ist ein HIPS Filament für alle Anwendungen gut geeignet, die eine hohe Schlagzähigkeit erfordern. Der Kunststoff wird beispielsweise índustriell für Gehäuse, Sicherheits- und Transportbehälter eingesetzt. Auch Ersatzteile wie Zahnräder oder Verbaumuster werden gerne aus HIPS Filament gefertigt. Allgemein eignet sich das Material ausgezeichnet für Spritzgussteile. In der Industrie werden außerdem Abdeckungen von Maschinen aus diesem Kunststoff gefertigt. Überdies dient der Thermoplast wie erwähnt als Supportmaterial für den 3D-Druck mit ABS.

Worauf ist beim Einsatz von HIPS als Supportmaterial für ABS zu achten?

Wer ein HIPS Filament als Support für ABS einsetzen möchte, muss mit mindestens einem Dual-Extruder-System drucken. Es ist darauf zu achten, dass der 3D Drucker dies beherrscht. Für die Nachbearbeitung sollten außerdem einige Sicherheitstipps berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere für die Arbeit mit Limonen, das zum Auflösen der Stützstrukturen verwendet wird. Wir stellen Ihnen die wichtigsten drei Ratschläge vor.

Große Teile des Supportmaterials sollten zuerst von Hand abgebrochen werden. HIPS ist zwar relativ günstig, aber Limonen ist ein ausgesprochen kostspieliges Lösungsmittel, das deshalb sparsam eingesetzt werden sollte. Überdies geht die händische Arbeit bei den sperrigen Teilen schneller.

Darüberhinaus sollten Sie das Lösungsmittel mit der nötigen Vorsicht behandeln. Es gehört zur Klasse der Terpene und besteht größtenteils aus natürlichen Rohstoffen, die beispielsweise in Orangenschalen vorkommen. Doch dies ist etwas irreführend. Denn es gibt durchaus beigemengte giftige chemische Zusatz-Stoffe. Sie sollten deshalb stets mit Handschuhen arbeiten. Limonen ist unbedingt kühl und trocken zu lagern und sollte für Unbefugte, die nicht um die Gefahren des Stoffes wissen (z.B. Kinder), unzugänglich aufbewahrt werden.

Drittens sollten Sie den Geruch des Lösungsmittels so wenig wie möglich einatmen, denn dies ist ein sicherer Weg zu Kopfschmerzen. Wer lange Arbeit mit dem Lösungsmittel vor sich hat, sollte wenn möglich sogar zu einer Atemmaske greifen.

Daten & Fakten für HIPS

Chemische Bezeichnung Hochschlagfestes Polystyrol (High Impact Polystyrene)
Druckgeschwindigkeit 25-55 mm/s
Dichte 1,02 - 1,06 g/cm3
Schmelztemperatur 210 - 260°C
Heizbett-Temperatur 80 - 110°C
Zugdehnung ca. 50%
Besonderheit Löslich in Limonen (eignet sich auch als Supportmaterial)
Wärmeformbeständigkeitstemperatur ca. 90°C
Schlagfestigkeit ca. 11 KJ/m2
Biegemodul ca. 2.7 GPa