Glasgefülltes Polyamid (glaskugel- und glasfasergefüllt)

Glasgefülltes Polyamid ist ein Polyamid, das mit Glas compoundiert ist, entweder in Form kleiner Glaskugeln oder kurzer Glasfasern. Im Pulverbettverfahren ist der gängige Typ ein PA12 mit etwa 30–40 % Glaskugeln, häufig als PA12 GB bezeichnet; es wird per SLS verarbeitet und ist auch für MJF erhältlich. Für FDM enthalten Filamente wie PA6-GF und PA12-GF kurze Glasfasern, typischerweise etwa 15–30 Gewichtsprozent. Die Kürzel GB und GF folgen dem Kurzzeichensystem für Füll- und Verstärkungsstoffe nach ISO 1043.

Beide Formen erhöhen Steifigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Formstabilität, und vor allem Glaskugeln verringern den Verzug langer, flacher Pulverbettteile. Der Preis dafür sind höhere Dichte, geringere Bruchdehnung und Schlagzähigkeit sowie abrasives Verhalten bei der spanenden Bearbeitung. Glas ist elektrisch isolierend und im Gegensatz zu Kohlenstofffasern weitgehend durchlässig für Funksignale, was Gehäusen für Elektronik und Antennen zugutekommt. Glasgefüllte Typen werden über das Partnernetzwerk von Uretyco angeboten; da es sich um Spezialwerkstoffe handelt, werden Typ, Verfahren und Lieferzeit in der Angebots- und Auftragsprüfung bestätigt.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Typischer Wert	Hinweise
Füllstoffgehalt	≈ 30–40 % Glaskugeln (Pulverbett); ≈ 15–30 % Glasfasern (FDM)	Gewichtsanteil. Die Zahl in einer Bezeichnung wie PA6-GF30 gibt den Glasanteil in Prozent an.
Zugfestigkeit	≈ 30–50 MPa (Pulverbett); ≈ 50–90 MPa (FDM, XY, trocken)	Glaskugeln erhöhen die Steifigkeit, nicht die Festigkeit. Fasergefülltes Filament ist entlang der gedruckten Bahnen fester und quer zu den Schichten deutlich schwächer.
Zug-E-Modul	≈ 2,5–3,5 GPa (Pulverbett); ≈ 3–7 GPa (FDM, XY, trocken)	Ungefülltes PA12 erreicht ≈ 1,7 GPa. Teile auf PA6-Basis verlieren mit der Feuchteaufnahme an Steifigkeit.
Bruchdehnung	≈ 5–10 % (Pulverbett); ≈ 2–6 % (FDM)	Weit unter ungefülltem PA12 (≈ 15–24 %): Teile reißen, statt sich zu biegen.
Dichte	≈ 1,2–1,4 g/cm³	Rund 20–40 % schwerer als ungefülltes PA12 und schwerer als kohlenstoffgefülltes Polyamid.
Wärmeformbeständigkeit (HDT)	≈ 95–115 °C bei 1,8 MPa (Pulverbett)	≈ 155–175 °C bei 0,45 MPa. FDM-Typen auf PA6-GF-Basis können höhere Werte erreichen; Datenblatt prüfen.
Dauergebrauchstemperatur	≈ 80–110 °C	Bestimmt durch die Polyamidmatrix; das Glas hält Teile im oberen Bereich steifer. Für belastete Teile Kriechdaten prüfen.
Feuchteaufnahme	Gering (PA12); mittel bis hoch (PA6)	Filament und Teile auf PA6-Basis nehmen weit mehr Wasser auf als PA12, was die Steifigkeit senkt und leichtes Quellen verursacht. Filament vor dem Druck trocknen.
Verzug und Schwindung	Gering	Glas verringert die Schwindung; glaskugelgefüllte Pulverbettteile bleiben ebener als ungefülltes PA12.
Anisotropie	Gering (Glaskugeln); hoch (FDM-Fasern)	Kugeln versteifen alle Richtungen gleichmäßig; Fasern richten sich entlang der gedruckten Bahnen aus, und FDM-Teile sind quer zu den Schichten am schwächsten.

Typische Werte, keine Bemessungswerte

Typische Bereiche aus veröffentlichten Daten glaskugelgefüllter PA12-Pulver und glasfasergefüllter PA6- und PA12-Filamente, gemessen an gedruckten Probestäben. Die Werte unterscheiden sich zwischen Pulvern, Filamenten, Anlagen und Bauausrichtungen, und Typen auf PA6-Basis verändern sich mit der Luftfeuchte. Verwenden Sie für tragende Teile das Datenblatt des im Angebot genannten Typs und validieren Sie gedruckte Muster, möglichst im konditionierten Zustand.

Glasgefülltes PA12 im SLS- und MJF-Verfahren

Glaskugelgefülltes PA12 wird wie Standard-PA12 verarbeitet: Ungeschmolzenes Pulver stützt das Teil, Stützstrukturen entfallen und komplexe Geometrien sind möglich. SLS-Teile sind cremeweiß, MJF-Teile grau. Es gelten die Regeln aus dem MJF- und SLS-Leitfaden von Uretyco mit einigen Ergänzungen:

Wände: mindestens 0,8 mm für kosmetische Merkmale und 1,5 mm für Funktionswände. Dünne Wände, die bei PA12 federn würden, neigen bei glasgefüllten Typen zum Reißen; Steifigkeit daher über Rippen statt über dünne, federnde Querschnitte erreichen.
Flache und lange Teile: Das Glas verringert den Verzug, weshalb sich glaskugelgefülltes PA12 gut für Platten, Abdeckungen und lange Gehäuse eignet, die eben bleiben müssen.
Clips und Scharniere: Die Bruchdehnung ist gering; Schnappverbindungen mit hoher Dehnung und Filmscharniere vermeiden und für diese Merkmale PA11 oder PA12 verwenden.
Bohrungen und Gewinde: Bohrungen ab 0,5 mm; für Gewinde Bohrungen ab 1,5 mm drucken und nach dem Druck schneiden oder Einschmelzgewindeeinsätze verwenden. Glas verschleißt Gewindebohrer schneller als ungefülltes Polyamid.
Hohlräume und Passungen: Entpulverungsöffnungen von mindestens 4 mm (6–8 mm bei über 50 cm³ Innenvolumen); 0,4 mm Spiel für Gleitpassungen und mindestens 0,5 mm zwischen gemeinsam gedruckten Teilen.

Für SLS gibt es auch glasfasergefüllte Pulver, die in der Bauebene höhere Steifigkeit erreichen; sie sind jedoch seltener und stärker richtungsabhängig. Ihre Verfügbarkeit wird in der Angebotsprüfung bestätigt.

Glasfasergefülltes Polyamid im FDM-Druck

Im FDM-Druck kommen PA6- oder PA12-Filamente mit kurzen Glasfasern zum Einsatz. Sie ergeben feste, steife Teile und eignen sich für große, einfache Geometrien, gehören aber zu den anspruchsvolleren FDM-Werkstoffen:

Trocknung und Bauraum: Polyamidfilament nimmt binnen Stunden Feuchtigkeit auf. Es muss getrocknet und meist in einem geschlossenen Drucker verarbeitet werden, um Verzug und Schichtrisse zu begrenzen.
Abrasion: Glasfasern verschleißen Messingdüsen schnell; verwendet werden daher gehärtete oder andere verschleißfeste Düsen, typischerweise ab 0,4 mm.
Ausrichtung: Die Fasern richten sich entlang der gedruckten Bahnen aus, und Teile sind quer zu den Schichten am schwächsten. Legen Sie den Hauptlastpfad in die Schichtebene und vermerken Sie es in den Bestellhinweisen, wenn die Ausrichtung wichtig ist.
Konditionierung: PA6-GF-Teile nehmen im Einsatz Feuchtigkeit auf, werden zäher, aber weniger steif und wachsen geringfügig. Legen Sie sie mit konditionierten Kennwerten aus oder wählen Sie PA12-GF, wenn stabile Maße in feuchter Luft wichtig sind.
Große ebene Flächen: Die Fasern verringern den Verzug, lange flache Teile profitieren aber dennoch von Rippen und großzügigen Eckradien.
Gewinde und Einsätze: Einschmelzgewindeeinsätze halten in Polyamid gut; um jeden Einsatz genug Wandstärke vorsehen.

Toleranzen und Oberfläche

Planen Sie bei Pulverbettteilen ±0,3 mm oder ±0,3 % je Längenmaß ein, die Werte aus dem MJF- und SLS-Leitfaden von Uretyco; glaskugelgefüllte Typen halten die Ebenheit meist besser als ungefülltes PA12. Für FDM-Teile gilt der Standard von ±0,5 mm bzw. ±0,5 % (der größere Wert), und die Ergebnisse variieren mit Ausrichtung, Teilegröße, Stützen und Nachbearbeitung, und Teile auf PA6-Basis ändern ihre Maße geringfügig mit der Feuchteaufnahme. Aufnahmebohrungen, Bezugsflächen und Lagersitze mit höherer Genauigkeit lassen sich nach dem Druck spanend nachbearbeiten; kennzeichnen Sie sie in einer Zeichnung. Verbindlich sind die Werte aus Angebot und Auftragsprüfung.

Oberflächenbehandlungen

Pulverbettteile erhalten dieselben Oberflächen wie PA12, während FDM-Teile meist wie gedruckt oder lackiert eingesetzt werden. Glas nahe der Oberfläche lässt die Teile etwas härter und abrasiver wirken als ungefülltes Polyamid.

Oberfläche	Wirkung	Hinweise für glasgefülltes Polyamid
Standard entpulvert oder wie gedruckt	Niedrigste Kosten	Pulverbett: körnig, cremeweiß (SLS) oder grau (MJF). FDM: matt mit sichtbaren Schichtlinien.
Glasperlenstrahlen	Gleichmäßig matte Oberfläche	Die übliche kosmetische Basis für Pulverbettteile; bei PA12 typischerweise +5–10 %.
Einfärben	Gleichmäßig dunkle Farbe	Üblich bei grauen MJF-Teilen; Verfügbarkeit und Farbe für glasgefüllte Typen bestätigen lassen.
Dampfglätten	Versiegelte, glattere Oberfläche	Für Pulverbett-Polyamid gelistet; Verfügbarkeit und Wirkung bei glasgefüllten Typen im Angebot bestätigen lassen.
Grundierung und Lack	Farbkritische Oberflächen	Bei beiden Verfahren möglich; Passflächen und Gewinde abdecken.

Kugeln oder Fasern?

Wählen Sie Glaskugeln, wenn Steifigkeit, Wärmebeständigkeit und Ebenheit in allen Richtungen gefragt sind, besonders bei komplexen Pulverbettteilen. Wählen Sie Glasfasern, wenn ein Teil entlang eines bekannten Lastpfads höhere Festigkeit und Steifigkeit braucht und eine FDM-Geometrie akzeptabel ist. Ist die Lastrichtung unbekannt, sind Kugeln die sicherere Wahl.

Kosten- und Lieferzeittreiber

Glasgefüllte Typen sind Spezialwerkstoffe und meist günstiger als kohlenstoffgefüllte; den Großteil des Preises bestimmt das Verfahren:

Pulverbett: Abrechnung nach Pulvervolumen und Bauhöhe wie bei PA12. Das Aushöhlen dicker Volumen senkt die Kosten, und die Bauraumbelegung beeinflusst, wann Teile versandt werden.
Werkstoffverfügbarkeit: Glasgefüllte Pulver und Filamente sind nicht bei jedem Partner vorrätig, und Spezialwerkstoffe können die Lieferzeit verlängern; die Verfügbarkeit wird in der Angebotsprüfung bestätigt.
FDM: Trocknung, geschlossener Bauraum und verschleißfeste Düsen erhöhen den Vorbereitungsaufwand; die Druckzeit richtet sich nach Teilevolumen, Wandlinien und Füllgrad.
Nachbearbeitung: Geriebene Bohrungen, Gewinde und Einsätze bedeuten zusätzliche Arbeitsgänge, und Glas verschleißt Werkzeuge schneller als ungefülltes Polyamid.
Dokumente: Prüfberichte und Werkstoffnachweise sind optional und können die Lieferzeit verlängern. Fordern Sie sie bereits mit dem Angebot an.

Glasgefülltes Polyamid im Vergleich zu gängigen Alternativen

Werkstoff	Steifigkeit	Bruchdehnung	Dichte	Geeignet für	Verfahren bei Uretyco
Glaskugelgefülltes PA12	≈ 2,5–3,5 GPa	≈ 5–10 %	≈ 1,2–1,3 g/cm³	Steife, ebene, wärmebeständige Gehäuse und Vorrichtungen	SLS, MJF
Glasfasergefülltes PA6 oder PA12	≈ 3–7 GPa (XY, trocken)	≈ 2–6 %	≈ 1,2–1,4 g/cm³	Feste Halter und Vorrichtungen mit bekanntem Lastpfad	FDM
PA12	≈ 1,6–1,8 GPa	≈ 15–24 %	≈ 0,93–1,01 g/cm³	Zähe Allzweckteile	MJF, SLS
CF-PA12	≈ 3,5–9 GPa (XY)	≈ 3–6 %	≈ 1,0–1,1 g/cm³	Die steifsten und leichtesten Pulverbettteile	MJF, SLS
PA11	Ähnlich wie PA12	≈ 45 %	≈ 1,05 g/cm³	Schlagbelastung, Schnappverbindungen, Filmscharniere	SLS, MJF

Kohlenstoffgefülltes Polyamid ist steifer und leichter, doch Kohlenstofffasern können Funksignale beeinträchtigen und sind meist teurer. Für isolierende, funkdurchlässige Gehäuse und für Teile, die eben bleiben müssen, passt glasgefülltes Polyamid besser. Müssen Teile nachgeben oder Schläge überstehen, bleiben ungefülltes PA12 oder PA11 die richtige Wahl.

Wann glasgefülltes Polyamid nicht die richtige Wahl ist

Typische Fehlgriffe

Schnappverbindungen mit hoher Dehnung, Filmscharniere und schlagbelastete Teile: PA11 oder PA12 verwenden. Geringstes Gewicht bei gegebener Steifigkeit: CF-PA12 ist leichter und steifer. Toleranzen enger als etwa ±0,3 mm ohne Nachbearbeitung. Gleitkontakt mit weichen Gegenstücken: Freiliegendes Glas kann sie abtragen. Glatte Sichtoberflächen direkt aus der Anlage. Teile auf PA6-Basis, deren Maße bei wechselnder Luftfeuchte stabil bleiben müssen: einen Typ auf PA12-Basis wählen.

Typische Anwendungen

Gehäuse und Abdeckungen in der Nähe von Motoren, Leuchten oder anderen warmen Bauteilen.
Gehäuse für Elektronik, Sensoren und Antennen, die einen isolierenden, funkdurchlässigen Werkstoff brauchen.
Vorrichtungen, Aufnahmen und Montagehilfen, die steif und eben bleiben müssen.
Halter, Konsolen und Lüfterhauben.
Kanäle und Abdeckungen in Prototypen für Fahrzeuge und Maschinen.
Große, steife FDM-Teile wie Rahmen und Montageplatten.

Glasgefülltes Polyamid bei Uretyco spezifizieren

1
STL, 3MF oder STEP hochladen
Einen kurzen Hinweis zu Verwendungszweck, Lastfall und Betriebstemperatur ergänzen.
2
Verfahren und Füllstoff wählen
Glaskugelgefülltes PA12 per SLS oder MJF für komplexe, steife und ebene Teile; glasfasergefülltes Filament per FDM für Festigkeit entlang eines bekannten Lastpfads. Kommen beide infrage, die Wahl offenlassen.
3
Steifste Richtung und Umgebung angeben
Luftfeuchte, Chemikalien und die Frage vermerken, ob die Ausrichtung kritisch ist, damit Basispolymer und Bauausrichtung passend gewählt werden.
4
Oberfläche wählen
Standard, gestrahlt, eingefärbt oder lackiert; Glättungsoptionen für glasgefüllte Typen im Angebot bestätigen lassen.
5
Zeichnung für kritische Merkmale beifügen
Zu reibende oder spanend nachzubearbeitende Bohrungen, Gewinde, Einsätze und Prüfanforderungen kennzeichnen; Typ und Lieferzeit werden in der Auftragsprüfung bestätigt.

Häufige Fragen

Was unterscheidet Glaskugeln von Glasfasern?

Glaskugeln sind kleine Kugeln, die das Polyamid in allen Richtungen gleichmäßig versteifen und den Verzug verringern, aber wenig Festigkeit hinzufügen. Kurze Glasfasern erhöhen Festigkeit und Steifigkeit stärker, vor allem in ihrer Ausrichtungsrichtung, wodurch die Teile richtungsabhängig werden. Pulverbetttypen verwenden meist Kugeln, FDM-Filamente meist Fasern.

Glasgefülltes oder kohlenstoffgefülltes Polyamid?

Kohlenstoffgefülltes Polyamid ist steifer und leichter. Glasgefülltes Polyamid ist meist günstiger, elektrisch isolierend und weitgehend funkdurchlässig, und glaskugelgefüllte Typen verhalten sich in allen Richtungen gleichmäßiger. Entscheiden Sie nach der wichtigsten Anforderung: Gewicht und Steifigkeit sprechen für Kohlenstoff, Isolation, Funkdurchlässigkeit und Ebenheit für Glas.

SLS, MJF oder FDM?

SLS und MJF eignen sich für komplexe Geometrien, innenliegende Merkmale und Kleinserien, ohne Stützen und mit gleichmäßigen Eigenschaften in allen Richtungen. FDM eignet sich für größere, einfachere Teile und Festigkeit entlang einer definierten Richtung. Kommt mehr als ein Weg infrage, geben Sie es an und lassen Sie Kosten und Lieferzeit im Angebot vergleichen.

Verändern sich glasgefüllte Polyamidteile mit der Luftfeuchte?

Typen auf PA12-Basis nehmen wenig Wasser auf und bleiben formstabil. Teile aus PA6-basiertem Filament nehmen deutlich mehr auf, was nach dem Druck die Steifigkeit senkt und leichtes Quellen verursacht. Für Teile in feuchter Umgebung oder mit engen Passungen bevorzugen Sie Typen auf PA12-Basis oder legen Sie mit konditionierten Kennwerten aus.