Die verschiedenen 3D-Druck-Filamente – Eigenschaften, Vor- und Nachteile im Überblick
3D-Druckfilamente sind die Basis für jeden Druckprozess. Jedes Filament hat einzigartige Eigenschaften, die sich auf die Druckqualität, Haltbarkeit und Verwendungszwecke auswirken. In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf die gängigsten Filamenttypen, ihre Vor- und Nachteile, sowie empfohlene Druckparameter für Temperatur und Lüftereinstellungen. Außerdem gehen wir auf die Tatsache ein, dass es viele Filamentabwandlungen gibt und die Drucktemperaturen stark von der Druckgeschwindigkeit abhängen.
1. PLA (Polylactic Acid)
PLA ist eines der am häufigsten verwendeten Filamente im 3D-Druck, besonders für Einsteiger. Es ist biologisch abbaubar, da es aus erneuerbaren Ressourcen wie Maisstärke hergestellt wird.
Vorteile:
- Einfache Druckbarkeit, auch ohne beheiztes Druckbett.
- Geringe Schrumpfung und Verzug, daher weniger Warping.
- Biologisch abbaubar und umweltfreundlich.
- Große Auswahl an Farben und Filamentvarianten (z.B. Glow-in-the-Dark, Holz-PLA).
Nachteile:
- Weniger hitzebeständig (Verformung ab ca. 60°C).
- Weniger haltbar und mechanisch belastbar als andere Filamente.
- Kann spröde sein, vor allem bei dünnen Wänden.
2. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
ABS ist ein thermoplastisches Polymer, das in vielen Industrien verwendet wird. Es bietet hohe Festigkeit und Haltbarkeit, ist aber etwas schwieriger zu drucken.
Vorteile:
- Hohe Schlagfestigkeit und gute mechanische Eigenschaften.
- Hitzebeständiger als PLA (Verformung erst bei ca. 100°C).
- Ideal für mechanische Teile und funktionale Prototypen.
Nachteile:
- Starkes Warping bei unzureichender Haftung auf dem Druckbett.
- Setzt beim Drucken Dämpfe frei, die potenziell gesundheitsschädlich sein können – gut belüftete Räume oder ein geschlossener Drucker sind notwendig.
- Erfordert ein beheiztes Druckbett und oft eine geschlossene Druckumgebung.
3. PETG (Polyethylenterephthalat Glykol)
PETG ist eine Mischung aus PLA und ABS und kombiniert die besten Eigenschaften beider Filamente: die einfache Druckbarkeit von PLA und die Haltbarkeit von ABS.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit, gute Hitzebeständigkeit.
- Geringe Schrumpfung und Verzug (weniger Warping als bei ABS).
- Wasserabweisend und gut für lebensmittelbezogene Anwendungen geeignet (vorausgesetzt, das Filament ist FDA-zertifiziert).
Nachteile:
- PETG neigt zum Stringing (Fadenziehen), was eine gute Kalibrierung der Druckeinstellungen erfordert.
- Haftung auf dem Druckbett kann je nach Oberfläche variieren.
4. TPU (Thermoplastisches Polyurethan)
TPU ist ein flexibles Filament, das ideal für Anwendungen ist, die Elastizität und Flexibilität erfordern, wie z.B. Schutzhüllen, Dichtungen und flexible Teile.
Vorteile:
- Hohe Flexibilität und Elastizität.
- Gute Abriebfestigkeit und Haltbarkeit.
- Stoßfest und vibrationsdämpfend.
Nachteile:
- Schwieriger zu drucken, besonders bei hohen Geschwindigkeiten (langsame Druckgeschwindigkeit erforderlich).
- Kann durch Feuchtigkeit beeinträchtigt werden (muss trocken gelagert werden).
- Haftung auf dem Druckbett kann problematisch sein.
5. Nylon (Polyamid)
Nylon ist ein extrem zähes, starkes und flexibles Filament, das sich ideal für funktionale Prototypen und Teile eignet, die hohen mechanischen Belastungen standhalten müssen.
Vorteile:
- Hervorragende Festigkeit und Zähigkeit, hohe Abriebfestigkeit.
- Flexibel und widerstandsfähig.
- Gute chemische Beständigkeit.
Nachteile:
- Schwieriger zu drucken: Neigt stark zu Warping und Schrumpfung.
- Hygroskopisch (zieht Feuchtigkeit aus der Luft), muss vor dem Druck trocken gelagert werden.
- Erfordert hohe Drucktemperaturen und ein beheiztes Druckbett.
Filamentabwandlungen
Neben den Grundmaterialien gibt es viele Abwandlungen der Standardfilamente, die spezielle Eigenschaften aufweisen, wie z.B. mit Kohlefaser verstärkte Filamente (z.B. Carbon-PLA), Holz-PLA oder Metallfilamente (mit Metallpartikeln angereichert). Diese Filamente bieten zusätzliche Funktionen, erfordern aber in der Regel spezielle Düsen (oft aus gehärtetem Stahl), da sie abrasiver sind als Standardfilamente.
Einfluss der Druckgeschwindigkeit auf die Temperatur
Die Druckgeschwindigkeit beeinflusst die Drucktemperaturen erheblich. Je schneller der Drucker arbeitet, desto höher muss die Temperatur sein, da das Filament schneller durch die Düse fließt und mehr Hitze benötigt wird, um ausreichend zu schmelzen. Eine niedrigere Geschwindigkeit hingegen erfordert oft weniger Hitze. Daher ist es wichtig, die Drucktemperatur an die Druckgeschwindigkeit anzupassen, um optimale Druckergebnisse zu erzielen.
Tabelle: Empfohlene Druckparameter für gängige Filamente
| Filamentart | Nozzle-Temperaturbereich (°C) | Heizbett-Temperaturbereich (°C) | Lüftergeschwindigkeit |
|---|---|---|---|
| PLA | 180-220°C | 50-60°C | 100% (für bessere Kühlung) |
| ABS | 220-250°C | 90-110°C | 0-20% (minimale Lüftung, um Warping zu vermeiden) |
| PETG | 220-250°C | 70-85°C | 30-50% (mittlere Lüftung, um Stringing zu minimieren) |
| TPU | 210-240°C | 40-60°C | 0-30% (geringe Lüftung, um Verformungen zu verhindern) |
| Nylon | 240-270°C | 70-90°C | 0-30% (minimale Lüftung, um Verziehen zu verhindern) |
Fazit
Die Wahl des richtigen Filaments hängt stark von den Anforderungen deines Projekts ab. PLA ist ideal für Anfänger und einfache Projekte, während ABS und PETG bei funktionalen Teilen punkten. TPU und Nylon eignen sich für spezialisierte Anwendungen, die Flexibilität und mechanische Festigkeit erfordern. Achte darauf, dass du die Druckparameter richtig einstellst und das Material entsprechend seiner besonderen Anforderungen behandelst – insbesondere bei der Lagerung und Handhabung von hygroskopischen Filamenten wie Nylon oder TPU. Beachte auch, dass die Drucktemperaturen je nach Geschwindigkeit variieren können, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Mit den richtigen Einstellungen kannst du die besten Ergebnisse aus jedem Filament herausholen!