HIPS-Filament Wiki – Kostenloses Kompendium zum 3D-Druck mit HIPS

Wer sich für HIPS-Filament beim 3D-Druck entscheidet, sucht in den meisten Fällen nach einem Stützmaterial für ABS – und diese Anforderung wird von HIPS hervorragend erfüllt. Im Vergleich zu ABS Filament erfüllt HIPS ähnliche Temperaturanforderungen und Eigenschaften wie ABS, wodurch die zwei Materialien wunderbar miteinander kombiniert werden können. Allerdings löst sich HIPS im Kontakt mit Limonen einfach auf. Ein mit ABS 3D-gedrucktes Objekt kann somit vollständig von HIPS ausgewaschen werden. Natürlich eignet sich das HIPS-Filament auch als eigenständiges 3D-Druck-Filament. In diesem kostenlosen Kompendium stellen wir HIPS-Filament einmal ausführlich vor und beantworten alle wichtigen Fragen und Antworten zum 3D-Druck mit HIPS.

HIPS-Filament

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Diese Text wird fortlaufend aktualisiert. Der Text wurde zuletzt am 19.08.2022 aktualisiert. Der Text erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, soll aber eine umfangreiche und stetig wachsende Informationssammlung zum HIPS-Filament aufbauen und die kostenlose Informationsrecherche ermöglichen. Helfen Sie mit und melden Sie uns ggf. Fehler oder weitere Informationen zu HIPS.

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Was ist HIPS?

HIPS steht für High-Impact Polystyrene. Hierbei handelt es sich um ein thermoplastisches Polymer, das sowohl bei der FFF- als auch der FDM-3D-Drucktechnologie als Filament zum Einsatz kommt. Vom Gewicht her ist HIPS leichter als PLA und ABS, verfügt aber über eine kratzfeste und glatte Oberfläche. Das Basismaterial Polystyrol zählt zu den ältesten Thermoplasten und entsteht durch die Polymerisation von Polybutadien. Dieser Vorgang wird mit hohen Wirkungsgraden durchgeführt, woher auch der Begriff „High Impact“ kommt. Dieser Prozess gewährleistet dem HIPS-Filament positive Eigenschaften und durch die besondere Art der Fertigung ist das Material ausgesprochen vielseitig. Als solches wird es in diversen 3D-Druckverfahren eingesetzt, vor allem bei überhängenden Objekten für die Fertigung von Stützstrukturen. Natürlich gibt es auch zahlreiche andere Anwendungsgebiete des Polystyrols.

Eigenschaften

HIPS weist eine hohe Härte auf, ist relativ leicht und überzeugt durch extreme Schlagzähigkeit. Diesbezüglich ist HIPS beispielsweise dem PLA deutlich überlegen und ähnelt sehr dem ABS. Bei Bedarf kann das Filament auch mit undurchsichtigen Farben eingefärbt werden. Außerdem ist das HIPS-Filament gegenüber Laugen, Mineralöl und vielen Säuren resistent. Es ist sehr wärmebeständig, kann allerdings von organischen Lösungsmitteln angegriffen werden. Das Material kann aber auch mit Benzin gelöst werden. In puncto Gewicht ist HIPS mit 1,04 g/cm3 deutlich geringer als PLA (1,27 g/cm3) oder PMMA, ähnelt jedoch dem ABS.

Anwendungsgebiete

HIPS-Filament
HIPS-Filament besitzt viele interessante Eigenschaften die sich bei richtiger Anwendung für den 3D-Druck nutzen lassen (Symbolbild).

In der Regel wird HIPS im 3D-Druck als Supportmaterial verwendet. So gelingt die Realisation der Überhänge von gedruckten Objekten viel leichter und sie bleiben bis zum Abkühlen formstabil. Unter Umständen ist es natürlich auch möglich, direkt aus dem HIPS-Filament kleinere Objekte herzustellen. Doch Vorsicht: Die aus HIPS-Filament hergestellten Objekte sollten später nicht mit Lösungsmittel in Kontakt gebracht werden.

Polystyrol wird übrigens in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie eingesetzt. So besteht z. B. Besteck und Einweggeschirr aus Kunststoff aus Polystyrol. Aus Polystyrol werden ebenfalls Isolierteile und Gehäuse elektronischer Baugruppen angefertigt. Der Hauptgrund für diese Anwendungen liegt unter anderem in den hygienischen Eigenschaften, der Wärmebeständigkeit und der hervorragenden Festigkeit des Materials.

Die optimalen 3D-Druck-Einstellungen für HIPS

Hierbei handelt es sich nur um allgemeine Empfehlungen für die Einstellungen bei der Anwendung von HIPS-Filamenten im 3D-Druck. Zudem unterscheiden sich die 3D-Drucker untereinander und es kann manchmal etwas dauern, bis die idealen Einstellungen beim jeweiligen 3D-Drucker für die Verarbeitung des HIPS-Filaments festgelegt wurden.

Empfohlene HIPS-Filament-Druckeinstellungen:

  • Heizbetttemperatur: 90 – 110 Grad Celsius
  • Druckbetttemperatur: 235 Grad Celsius
  • Druckgeschwindigkeit: 40 – 80 mm/s

Weitere wichtige Daten für den 3D-Druck mit HIPS-Filament:

  • Schwache UV-Beständigkeit führt zum Ausbleichen unter langzeitigem UV-Einfluss
  • Formstabilität ist bis maximal 85 Grad Celsius gewährleistet
  • Baustoffklasse B2, normal entflammbar
  • Bruchdehnung 8 bis 10 %
  • Geringe Materialdichte (etwa 1,04 g/cm3)

Da beim 3D-Druck mit dem HIPS-Filament große Gefahr für sogenanntes Warping besteht, wird ein Heizbett benötigt. Sollte ein Heizbett nicht vorhanden sein, wird es etwas schwieriger sein, HIPS mit einem anderen Material in Verbindung bringen. Somit würde die stützende Funktion vom HIPS-Filament verloren gehen. Nach Angaben verschiedener Hersteller kann das HIPS-Filament auch geklebt werden, wobei der Nutzer auf handelsübliche Kunststoffkleber zurückgreifen kann.

Nachbearbeitung mit HIPS gedruckter Objekte

In puncto Nachbearbeitung lässt das HIPS-Filament verschiedene Maßnahmen zu, wie z. B. das Lackieren (mit Acryllack), Schleifen oder das Sandstrahlen des fertigen Objekts. Zudem ist auch eine Glättung mit Aceton möglich, jedoch sollte dies mit großer Vorsicht durchgeführt werden, da Aceton leicht brennbar ist. Beim Bedampfen sollte der Anwender mit Bedacht vorgehen und sich im Zweifelsfall an einen Profi wenden.

Limonen kann ebenfalls zur Nachbearbeitung von HIPS-Objekten genutzt werden. Es handelt sich hierbei um eine Chemikalie, die mit entsprechender Vorsicht zu behandeln ist, obwohl sie viele natürliche Bestandteile enthält. Wenn mit dem HIPS-Filament eine Stützstruktur hergestellt wurde und diese nun entfernt werden soll, so empfiehlt es sich den sperrigeren Teil per Hand abzubrechen. Durch diesen Vorgang werden Lösungsmittel und Zeit gespart. Gerade das Lösungsmittel ist in der Anschaffung nicht gerade günstig und hat gleichzeitig einige negative Eigenschaften.

Vorteile von HIPS

+ Polystyrol ist ein glasklares und durchsichtiges Element mit glänzender Oberfläche. Dadurch kann das HIPS-Filament eingefärbt werden, was für den 3D-Druck vom großen Vorteil ist. HIPS weist in der Regel ähnliche Eigenschaften wie ABS auf, verfügt aber über ein deutlich geringeres Gewicht. Gerade beim 3D-Druck ist HIPS als Supportmaterial von entscheidender Bedeutung.

+ Gleichzeitig bietet HIPS auch eine sehr hohe Schlagzähigkeit und Härte und löst sich in verschiedenen Chemikalien auf. Natürlich muss bei der Anwendung des D-Limonenen-Lösungsmittels beachtet werden, dass dieses reizend, umweltgefährdend und zugleich leicht entzündlich ist. Deshalb sollten unbedingt Handschuhe getragen werden, wenn mit diesem Mittel gehandhabt wird. Da beim 3D-Druck mit HIPS auch Dämpfe entstehen, sollte auf eine ordentliche Belüftung geachtet werden. Da diese Dämpfe zu Irritationen von Augen und Atemwegen führen können, sollten sie nicht eingeatmet werden.

+ HIPS ist genauso wie Polystyrol gegen Säuren, Mineralöl und Laugen beständig. Seine hygienischen Eigenschaften, aber auch die Festigkeit und Wärmebeständigkeit machen HIPS zu einem vielseitig einsetzbaren Filament, unter anderem als kostengünstiger Spritzgusswerkstoff. Außerdem ist HIPS schlag- und abriebfest und eignet sich deshalb für den 3D-Druck von Prototypen.

+ Der Kunststoff ist darüber hinaus mechanisch belastbar, hart, antibakteriell und verfügt über eine überzeugende Optik, wird aber nicht spröde. Darüber hinaus ist der Kunststoff REACH-konform. Die europäische Chemikalienverordnung (REACH) ist für die Registrierung, Auswertung, Beschränkung und Zulassung chemischer Stoffe zuständig.

+ Für den 3D-Druck mit dem HIPS-Filament sollte ein 3D-Drucker mit zwei Extrudern genutzt werden. Das ABS-Filament kann z. B. für die Hauptstruktur eingesetzt werden, während aus dem HIPS-Filament die Stützstruktur gedruckt wird. Danach sollte das fertige Objekt vollständig ausgekühlt werden, bevor es mittels einer Spatel vom Druckbett getrennt und danach in das D-Limonen-Lösungsmittel gelegt wird. So wird die aus ABS bestehende Hauptstruktur nicht angegriffen, während die Stützstruktur aus HIPS ausgewaschen wird.

Nachteile von HIPS

HIPS ist in puncto Verarbeitung vergleichbar mit ABS. Beim 3D-Drucken kann es zum Warping kommen, welches in den meisten Fällen mit einem geschlossenen Bauraum und einem Heizbett gelöst wird. Auch die beim Drucken auftretenden Dämpfe wirken sich nachteilig aus.

Wer mit dem HIPS-Filament arbeiten möchte, muss auch einige weitere Schwierigkeiten in Kauf nehmen. So erlebt das HIPS-Filament beispielsweise im FFF-Druckverfahren nur eine geringe Auflösung. Durch die Schrumpfung bei der Abkühlung besteht eine größere Gefahr des Verziehens (Warping), diese ist aber erfreulicherweise wesentlich geringer als bei ABS. Außerdem ist HIPS nicht UV-beständig und kann somit Schaden davontragen, wenn das gedruckte Objekt für lange Zeit direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt wird.

Lagerung von HIPS-Filamenten

Generell sollten alle Filamente lichtgeschützt und trocken aufbewahrt werden. Am besten ist es daher, sie in der Originalverpackung zu belassen, bevor sie das erste Mal zum Einsatz kommen. Später können Sie in einer Kunststoffbox mit Deckel aufbewahrt werden oder auch in verschließbaren Plastiktüten.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, können ein paar Päckchen Silikat in die Plastiktüte beigelegt werden. Auch eventuell eingedrungene Feuchtigkeit kann auf diese Weise aufgesaugt werden. Wenn Lösungsmittel wie Limonen beim HIPS-Filament zum Einsatz kommen, ist besondere Vorsicht geboten. Dies sollten sicher und separat aufbewahrt werden, am besten in einem abschließbaren Schrank. Dies ist besonders in Haushalten mit Kindern wichtig. Natürlich sollten auch die Kinder über die Gefahren der Filamente und der Lösungsmittel aufgeklärt werden.

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  • HIPS ist die Abkürzung für schlagfestes Polystyrol. Schlagfestes Polystyrol ist ein schlagfestes Polystyrolprodukt, das durch Zugabe von Polybutylkautschukpartikeln zu Polystyrol hergestellt wird.
  • Zugfestigkeit: 27 MPa, Bruchdehnung: 55 %, Biegemodul: 2280 MPa, Biegefestigkeit: 39 MPa
  • Thermische Verformungstemperatur (0,45 MPa, nicht geglüht): 80℃
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  • Kann als Trägermaterial verwendet werden, da es sich leicht auflöst. D-Limonene
  • Es ist ein Hips Filament mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften

HIPS im Vergleich mit anderen Filamenten

HIPS vs. ABS

Das ABS-Filament bleibt zusammen mit dem PLA-Filament eines der am weitesten verbreiteten und beliebtesten Filamente in der 3D-Druckindustrie, denn es bietet zahlreiche Vorteile, darunter:

  • Langlebige thermoplastische Qualitäten
  • Überlegene elektrische Isolationseigenschaften
  • Hohe Zugfestigkeit
  • Hohe Wärmebeständigkeit
  • Anwendung im 3D-Druck und im Rapid Prototyping

ABS-Filamente können mit Aceton nachbearbeitet werden, um ein glatteres und glänzenderes Endprodukt zu bekommen. In Kombination mit HIPS als Supportmaterial kann das ABS 3D-Druckobjekt von Markierungen befreit werden, da sich HIPS zum Beispiel mit Limonen auflösen lässt. Deshalb wird HIPS bevorzugt als Dual-Extrusionspartner für ABS-Filamente angewendet. Im Vergleich zu ABS bietet das HIPS-Filament etwas leichtere und dimensional stärkere mechanische Eigenschaften. Aufgrund dieser besonderen Eigenschaft wird HIPS bevorzugt für Teile angewendet, die ein geringeres Gewicht aufweisen sollen.

HIPS vs. PETG

Das PETG-Filament kombiniert einige der besten Eigenschaften von ABS und PLA. So zum Beispiel hat das Material eine einfach zu bedienende Qualität von PLA und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften und die Steifigkeit von ABS. Nachfolgend führen wir auch die Vorteile von PETG auf, um das Material besser mit HIPS vergleichen zu können:

  • Hervorragende thermoplastische Eigenschaften
  • Schrumpft oder verzieht sich nicht so leicht
  • Findet Anwendung bei Teilen, die eine gewisse Transparenz aufweisen sollen
  • Kommt bei der Formung von hochfesten mechanischen Teilen zum Einsatz, die zugleich eine glänzende Oberfläche haben sollen

HIPS kann als Supportmaterial und als eigenständiges Druckfilament im 3D-Druckverfahren eingesetzt werden, während PETG nur als eigenständiges Druckmaterial angewendet wird. Beide Filamente weisen eine enorme Widerstandskraft auf. Dadurch finden sie Anwendung in vielen 3D-Druckindustrien. Für den Einsatz unter erheblicher Belastung ist das PETG-Filament jedoch besser geeignet. Wenn es jedoch darum geht, ein Endprodukt mit besserer Steifigkeit zu fertigen, ist HIPS dem PETG weit überlegen.

Weitere Gegenübersetzungen

  • PETG übertrifft das HIPS-Filament in Sachen Zugfestigkeit (Fähigkeit eines Materials bei hohen Temperaturen nicht zu brechen).
  • HIPS verleiht seinen 3D-Druckobjekten einen durchscheinenden weißen Look mit mattem Finish.
  • HIPS kann sehr einfach eingefärbt werden.
  • PETG bleibt transparent und verleiht dem gedruckten Objekt eine hervorragende Klarheit.

Kann HIPS mit PLA angewendet werden?

HIPS kann als Supportmaterial mit PLA im 3D-Druckverfahren angewendet werden, weil HIPS mit Limonen aufgelöst werden kann, während PLA davon nicht angegriffen wird. Dennoch wird die Verwendung von PLA in Kombination mit HIPS nicht empfohlen, da die beiden Filamente keine ähnlichen Drucktemperaturen aufweisen. So wird HIPS mit einer Drucktemperatur von ungefähr 230 Grad Celsius gedruckt, während das PLA mit 180 Grad Celsius gedruckt wird. Diese Tatsache kann bei der Schaffung eines Gleichgewichts zwischen den unterschiedlichen Drucktemperaturen während der Druckzeit eine komplizierte Aufgabe sein. Besteht kein Gleichgewicht zwischen den beiden Drucktemperaturen, kann PLA nicht an HIPS haften, was zu Fehlprodukten führt.

Gegenüberstellung der mechanischen Eigenschaften beider Filamente:

  • Elastischer Zug: HIPS 1,9 / PLA 3,5
  • Ultimative Zugfestigkeit: HIPS 32 / PLA 50
  • Bruchdehnung: HIPS 4% / PLA 6%
  • Stärke zu Gewicht: HIPS 8,5 / PLA 11
  • Steifigkeit gegenüber Gewicht: HIPS 40 / PLA 40

Die aufgeführten Statistiken zeigen sofort, dass zwischen den beiden 3D-Druckfilamenten PLA das robustere Filament ist. Trotzdem darf nicht vergessen werden, dass Bastler und 3D-Druckprofis unterschiedliche Bedürfnisse an den 3D-Druck und somit die 3D-Druck-Filamente setzen. So kann es sein, dass ausgerechnet HIPS die bessere Wahl für eine Anwendung oder Anforderung ist.

Top 3 HIPS-Filamentmarken

Fillamentum Extra Fill

Diese Marke aus Tschechien bietet ihren Kunden hochwertige HIPS-Filamente:

  • Düsentemperatur: 230 – 250 Grad Celsius
  • Druckbetttemperatur: 90 – 105 Grad Celsius
  • Spulengröße: 750 g mit 2,85 und 1,75 mm Durchmesser
  • Farben: Metallgrau, Schwarz, Natur, Himmelblau und Signalrot

Gizmo Dorks

Diese Marke aus Kalifornien (USA) bietet eine breite Auswahl an farbigen HIPS-Filamenten:

  • Druckbetttemperatur: 110 Grad Celsius
  • Düsentemperatur: 230 – 250 Grad Celsius
  • Spulengröße: 1 kg und 200 g Spulen mit 2,85 und 1,75 mm Durchmesser
  • Farben: Grau, Grün, Lila, Orange, Rot, Blau, Weiß, Schwarz, Gelb und glow-in-the-dark
Gizmo Dorks HIPS-Filament
  • HIPS (High Impact Polystyrol) 3D-Drucker-Filament vakuumiert mit Trockenmittel versiegelt
  • Extrusionsdüsentemperatur: 225-250 C; empfohlen für die Verwendung einer beheizten Bauplattform.
  • 2,85 mm Filament-Durchmesser (Maßgenauigkeit von +/- 0,03 mm).

Kodak

Das Unternehmen Kodak bietet jetzt auch HIPS-Filamente an, die in verschiedenen Farben und Größen erhältlich sind:

  • Druckbetttemperatur: 95 – 100 Grad Celsius
  • Düsentemperatur: 235 Grad Celsius
  • Spulengröße: 750 g Spulen mit 2,85 und 1,75 mm Durchmesser
  • Farben: Blau, Rot, Schwarz und Weiß

FAQ zu HIPS-Filament

Was ist HIPS-Filament?

Beim HIPS-Filament (High-Impact Polystyrene) handelt es sich um ein thermoplastisches Polystyrol. Es verfügt über eine hervorragende Schlagfestigkeit und Härte. Grundsätzlich besitzt HIPS ähnliche Eigenschaften wie ABS, kann aber in bestimmten Chemikalien aufgelöst werden, wie zum Beispiel mit Limonen.

Wie kann man HIPS drucken?

HIPS kann sowohl mit dem FFF- als auch mit dem FDM-3D-Druckverfahren gedruckt werden, jedoch ist ein beheiztes Druckbett notwendig. Ansonsten kann das HIPS-Filament als Supportmaterial nicht mit einem anderen Material verbunden werden. Zur besseren Unterscheidung sollte der Nutzer zweifarbig drucken und ggfs. einen 3D-Drucker mit Dual-Extruder anwenden. In der Regel liegt die empfohlene Drucktemperatur zwischen 220 und 260 Grad Celsius.

Was aus HIPS drucken?

Aufgrund der bemerkenswerten Härte, die HIPS aufweist, wird das Filament oft für Objekte angewendet, die größeren Belastungen im Außenbereich ausgesetzt werden. Dadurch kommt HIPS-Filament häufig im Leichtbau und Modellbau zum Einsatz. Zudem kann HIPS als Supportmaterial beispielsweise beim Druck von Sicherheits- und Transportbehältern oder Gehäusen angewendet. Da das HIPS-Filament überaus ästhetisch wirkt, kann es auch für den Druck hochwertiger Kunst- und Designobjekte verwendet werden. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften kommt es außerdem für Elektrogeräte zum Einsatz, unter anderem für Spulenkörper, Telefone, Computer oder Schalter.

Ist das HIPS Filament schädlich?

Grundsätzlich ist HIPS nicht gesundheitsschädlich, jedoch können beim 3D-Druck schädliche Dämpfe entstehen. Diese können zu Irritationen der Augen oder der Atemwege führen, weshalb der Augen- und Mundschutz sowie ein gut belüfteter Raum beim 3D-Druck mit HIPS-Filamenten ein Muss sind.

Was für ein Material ist HIPS?

HIPS gehört zur Gruppe der thermoplastischen Polymere, welche eine durchaus hohe Härte und Schlagzähigkeit aufweisen und ähnliche Eigenschaften wie ABS besitzen. Es eignet sich sehr gut als Supportmaterial für andere Filamente, die im 3D-Druckobjekt einen Überhang aufweisen. HIPS wird von organischen Lösungsmitteln angegriffen, ist jedoch beständig gegen Laugen, Säuren und Mineralöle.

Ist HIPS giftig?

HIPS ist nicht giftig. Der Kunststoff kommt z. B. bei der Fertigung von Essbesteck aus Plastik zum Einsatz. Dennoch können beim 3D-Druck mit HIPS Dämpfe entstehen, welche die Lunge und Augen reizen können.

Ist HIPS lebensmittelecht?

HIPS hat eine durchsichtige bis weiße Farbe, garantiert hohe Wärmebeständigkeit sowie eine kratzfeste und glatte Oberfläche. Da sich HIPS leicht einfärben lässt, kommt es neben der Anwendung als Supportmaterial auch in anderen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Darüber hinaus ist HIPS lebensmittelecht. Dadurch kommt der Kunststoff in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie zum Einsatz.

Wo ist HIPS enthalten?

Aufgrund seiner Eigenschaften ist HIPS in vielen Objekten enthalten und wird in verschiedenen Bereichen angewendet. So wird der thermoplastische Kunststoff insbesondere bei Gehäusen von Telefonen, Fernsehgeräten oder Computern angewendet. Oft besteht auch die erste, sehr kältebeständige Schicht im Inneren von Kühlschränken aus HIPS. Der Kunststoff kommt auch bei Plastikspielzeugen wie Lego, bei CD- und DVD-Hüllen und vielen anderen Bereichen zum Einsatz.