Wie wählen Sie die richtigen Filamente für Ihren 3D-Drucker aus?
So wie herkömmliche Drucker Tintenpatronen benötigen, benötigen 3D-Drucker Kunststoff-Filamente, aus denen Objekte unterschiedlicher Größe gedruckt werden. Die Auswahl des geeigneten Filaments entscheidet darüber, wie thermisch und mechanisch widerstandsfähig der Druck ist, ob er als beanspruchtes Teil verwendet wird oder wie schwer er überhaupt herzustellen ist. Erfahren Sie, wie Sie die richtigen 3D-Filamente auswählen.
Die Funktionsweise klassischer 3D-Drucker (sog. FDM/FMM-Drucker) haben wir in einem der vorherigen Artikel vorgestellt. Aber wir wiederholen es kurz:
Beim 3D-Druck schmilzt der Druckkopf das Filament und schichtet es mit präzisen Bewegungen (nach Original) auf die Matte und das gedruckte Objekt. Der geschmolzene Kunststoff härtet schnell aus und nach Fertigstellung der letzten Schicht ist es möglich, den Druck von der Matte zu entfernen. Weitere Informationen zur Funktionsweise des 3D-Drucks finden Sie im Artikel: Funktionsweise des Desktop-3D-Druckers: Grundlegende 3D-Drucktechnologie.
Was sind Druckfilamente?
Filament ist ein Verbrauchsmaterial aus Kunststoff für 3D-Drucker. Die Spule, auf der das Filament aufgewickelt ist, wird in einen Drucker eingelegt, der beim Drucken die benötigte Materialmenge abwickelt.
Filamente können unterteilt werden nach:
- Materialart (einige sind mechanisch widerstandsfähig, andere elastisch usw.),
- Durchmesser (Standard ist 1,75 mm für den Druck kleiner Objekte und 2,85 mm für den Druck mittelgroßer Objekte),
- Inhaltsstoffe (einige Filamente enthalten Zusätze, die ihnen besondere Eigenschaften verleihen),
- Gesundheitsschutz (einige Filamente sind sogar biologisch abbaubar),
- Temperaturbeständigkeit,
- Aufwendigkeit beim Drucken.
Wir unterscheiden auch Hersteller - einige genießen einen guten Ruf in der 3D-Drucker-Community, andere sind für Billigware bekannt. Die gängigsten Materialien und ihre Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
|
Material |
Drucktemperatur |
erforderliche Mattetemperatur beim Drucken |
Haltbarkeit |
Stärke |
Max. Temperaturbeständigkeit |
|
PLA |
190 - 220 °C |
Raumtemperatur |
niedrig |
niedrig |
niedrig |
|
ABS |
220 - 240 °C |
80 - 100 °C |
hoch |
mittel |
mittel |
|
PETG |
235 - 255 °C |
50 - 70 °C |
hoch |
mittel |
hoch |
|
TPE |
210 - 230 °C |
20 - 40 °C |
mittel |
hoch |
hoch |
Die besten Materialien für den FDM-3D-Druck: Eigenschaften, die Sie kennen müssen
Auf dem Markt für 3D-Druck-Filamente finden Sie eine große Auswahl an Materialien. Zu den beliebtesten gehören PLA, PET-G, TPE und ABS. Diese Materialien sind aufgrund ihrer einfachen Druckbarkeit und ausreichenden Festigkeit die ideale Wahl für 3D-Druck-Einsteiger. PLA ist jedoch die absolute Nummer eins - es ist eines der am weitesten verbreiteten Filamente der Welt und bietet eine breite Palette an Farben, die die Erstellung origineller und auffälliger 3D-Modelle ermöglichen.
PLA-Filament (Polylaktid)
PLA-Filament ist eines der am häufigsten verwendeten. Dank seines relativ niedrigen Schmelzpunktes (ca. 180°C) und der guten Druck-Kohäsion ist es ein ideales Material für Anfänger.
Die Basis von PLA-Filamenten ist Polymilchsäure, die aus Stärke oder Zuckerrohr hergestellt wird. Es ist eine Kette (Polymer) von Milchsäure, die im menschlichen Körper häufig vorkommt - sie wird bei intensiver Bewegung gebildet und ist eine der Ursachen für Muskelschmerzen. PLA-Filamente sind umweltfreundlich. Sie zersetzen sich in der Natur schnell und werden von einigen Herstellern als Biokunststoffe bezeichnet.
PLA-Filamentprodukte sehen relativ gut aus; sie sind jedoch nicht flexibel, sie haben eine geringe mechanische und thermische (bis 60°C) Beständigkeit. PLA-Ausdrucke sind zerbrechlich und leicht zu brechen, wodurch sie sich für die Herstellung von Dekorationsartikeln oder detaillierten Modellen eignen.
Hochwertigere Materialien sind in 20 Farben erhältlich.
Alle Filamente finden Sie hier
ABS-Filament (Akrylonitril Butadien Styren)
ABS-Material ist eine günstigere Alternative zu PLA-Filamenten. Es ist beständig gegen relativ hohe Temperaturen, steif und stark und beständig gegen mechanische Beschädigungen und verschiedene Chemikalien.
Andererseits ist seine Herstellung nicht sehr ökologisch (ABS wird aus Öl hergestellt) und der Druck ist ziemlich anspruchsvoll. Wird die Abkühlung des Materials nicht kontrolliert, verformt sich das Produkt. Daher ist eine Druckmatte mit Heizmöglichkeit (auf eine Temperatur von ca. 80°C) erforderlich.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass beim Drucken Chemikalien gebildet werden, die bei empfindlicheren Personen zu Husten und Reizungen führen können.
ABS-Filamente eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften zur Herstellung von Werkzeugen (Handyhüllen, Griffe) oder beispielsweise Spielzeugen. ABS-Filamente gehören zu den günstigsten Produkten.
PETG-Filament (Polyethylenterephthalat mit Glykol)
Die Basis von PETG-Filamenten ist der bekannte PET-Kunststoff (wird zur Herstellung von Flaschen und Verpackungen verwendet), der mit Glykol verbessert wurde. PETG-Fasern kombinieren einfaches Drucken (wie bei den PLA-Filamenten) mit Beständigkeit (wie bei den ABS-Filamenten).
PETG hat eine Reihe von Vorteilen: Es ist leicht zu recyceln, seine Produkte sind stark und beständig gegen höhere Temperaturen. Es lässt sich perfekt mit Leim verbinden und produziert beim Verbrennen keine giftigen Stoffe.
Nachteile des Materials sind die Neigung zur Aufnahme von Luftfeuchtigkeit. PETG ist ideal für die Herstellung von beweglichen, mechanisch beanspruchten Teilen und Komponenten. Der Druck mit dieser Art von Filament ist jedoch anspruchsvoller - es ist erforderlich eine Druckmatte mit Heizmöglichkeit (auf eine Temperatur von ca. 60°C).
PETG Filamente sind sowohl mit einem Durchmesser von 1,75 mm für den Druck kleinerer Objekte (GEMBIRD PETG-Filament, 1,75 mm) als auch mit einem Durchmesser von 2,85 mm (VERBATIM 3D Printer PET-G Filament 2,85 mm) für größere Objekte erhältlich.
TPE-Filament
TPE ist ein flexibles gummiartiges Material. Es ist schwieriger zu drucken; die Drucktemperatur liegt bei ca. 220°C und die Temperatur der Druckmatte muss zwischen 20 und 40°C gehalten werden, was vor allem an heißen Sommertagen zum Problem werden kann.
TPE-Produkte sind flexibel und beständig. TPE-Filamente werden zur Herstellung von Automobilteilen (Dichtungen), Haushaltshilfen, Handyhüllen, aber auch Schuhen verwendet. Allerdings ist der Preis für 1 Kilogramm TPE-Filament etwas höher.
Wir empfehlen Filamente
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Professionelle Filamente für technische Anwendungen
Die Materialien in dieser Kategorie für den 3D-Druck wurden für anspruchsvolle Anwendungen entwickelt, bei denen spezifische Eigenschaften und höhere Druckanforderungen erforderlich sind. Obwohl diese Materialien komplexer zu drucken sind, eignen sie sich ideal für die Herstellung mechanischer Teile und anderer Komponenten, die hohen Belastungen und extremen Bedingungen standhalten müssen.
PA-Filament (Nylon)
NYLON ist ein technischer Thermoplast mit hervorragenden Druckeigenschaften, die denen von ABS ähneln. Dieses Material ist sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen, Druck, Chemikalien und mechanischen Verschleiß. Es ist ideal für die Herstellung von rollenden und gleitenden Bauteilen wie Lagern.
Vorteile:
- Hohe Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Druck.
- Ausgezeichnete mechanische und chemische Beständigkeit.
- Ideal für die Herstellung von gleitenden und rollenden Bauteilen.
- Lange Lebensdauer und Verschleißfestigkeit.
Benachteiligungen:
- Höhere Kosten als herkömmliche Filamente.
- Schwierig zu drucken - erfordert höhere Drucktemperaturen und ein erhitztes Substrat.
- Neigt zur Feuchtigkeitsaufnahme, was die Druckqualität beeinträchtigen kann.
FLEX-Filament
FLEX ist ein weiches und flexibles Filament, das Gummi ähnelt. Es bietet größere Flexibilität, Abriebfestigkeit und Vibrationsdämpfung. FLEX ist in zwei Varianten erhältlich, TPE 32 (härter) und TPE 88 (weicher), die den Grad der Elastizität des Materials bestimmen.
Vorteile:
- Hohe Elastizität und Flexibilität.
- Abrieb- und Stoßfestigkeit.
- Fähigkeit, Schwingungen zu dämpfen, ideal für elastische Teile.
- Erhältlich in verschiedenen Härtevarianten (TPE 32, TPE 88).
Nachteilig:
- Schwieriger zu drucken, erfordert niedrigere Druckgeschwindigkeiten und eine sorgfältige Einrichtung.
- Neigt beim Druck größerer Objekte zur Verformung.
- Kann schwierig zu greifen sein und auf dem Drucksubstrat haften.
PC/ABS-Filament
PC/ABS ist eine einzigartige Mischung aus Polycarbonat und ABS, die extreme Festigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Stöße bietet. Dieses flammhemmende Filament ist ideal für den Druck von mechanischen und beanspruchten Komponenten. Für optimale Ergebnisse wird empfohlen, in einer geschlossenen Druckkammer zu drucken.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Stöße.
- Nicht brennbares Material, das mehr Sicherheit gewährleistet.
- Ideal für mechanische und beanspruchte Teile.
Nachteile:
- Höhere Kosten als bei herkömmlichen Filamenten.
- Die Druckbedingungen erfordern eine geschlossene Druckkammer und höhere Temperaturen.
- Kann höhere Anforderungen an die Druckereinrichtung stellen.
PA-CFJet-Filament
PA-CFJet ist ein thermoplastischer PA12-Kunststoff, der mit 17 % Kohlenstofffasern angereichert ist, was ihm eine höhere Härte und Steifigkeit verleiht als PA12 allein. Dieses Filament ist ideal für das Prototyping, den Druck von Druckerteilen und Strukturkomponenten, die mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind.
Vorteile:
- Hohe Steifigkeit und Festigkeit durch Kohlefaser.
- Geeignet für anspruchsvolle Anwendungen wie mechanisch und thermisch beanspruchte Teile.
- Hervorragend geeignet für das Prototyping und Strukturbauteile.
- Hohe Verschleißfestigkeit.
Nachteile:
- Höhere Kosten als bei herkömmlichen Filamenten.
- Erfordert spezielle Düsen aufgrund der hohen Abrasivität.
- Kann hohe Anforderungen an die Druckbedingungen stellen und erfordert eine sorgfältige Druckereinrichtung.
CFJet CARBON-Filament
CFJet CARBON ist ein Filament auf PETG-Basis, das mit 20 % Kohlenstofffasern angereichert ist, was ihm eine höhere Festigkeit und Steifigkeit als herkömmlichem PETG verleiht und das Gewicht reduziert. Dieses Material ist ideal für den Druck mechanischer Komponenten und bietet eine schöne matte Oberfläche.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit und Steifigkeit durch Karbonfasern.
- Reduziert die Schüttdichte, ideal für leichte und steife Komponenten.
- Matte Oberfläche für ästhetisch ansprechende Ergebnisse.
- Geeignet für mechanische Anwendungen und technische Teile.
Nachteile:
- Höhere Abrasivität, kann Druckkopf verschleißen.
- Erfordert spezielle Düsen und Druckbedingungen.
- Höhere Kosten als herkömmliche PETG-Filamente.
ULTEM-Filament
ULTEM ist ein Filament, das für fortschrittliche Drucker und industrielle Drucker entwickelt wurde. Dieses Material ist extrem stark, hoch temperaturbeständig und stabil und enthält selbstverlöschende Elemente, was es zu einer idealen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen in der Elektronik-, Energie-, Automobil- und Medizinbranche macht.
Vorteile:
- Extreme Festigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen.
- Selbstverlöschendes Material, entspricht den Sicherheitsstandards.
- Geeignet für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.
- Hohe chemische und mechanische Beständigkeit.
Benachteiligungen:
- Höhere Kosten als herkömmliche Filamente.
- Schwierig zu drucken, erfordert hohe Drucktemperaturen und einen beheizten Drucktampon.
- Kann hohe Anforderungen an die Druckereinrichtung stellen und erfordert eine geschlossene Druckkammer.
PPJet-Filament
PPJet ist ein thermoplastischer Kunststoff, der häufig für Verpackungsmaterialien, Becher oder Deckel verwendet wird. Dieses Filament zeichnet sich durch hohe Zähigkeit, Beständigkeit gegen höhere Temperaturen und geringes Gewicht aus. Es ist sogar in der Lage, auf Wasser zu schwimmen, was es zu einer idealen Wahl für leichte und dauerhafte Anwendungen macht.
Vorteile:
- Hohe Zähigkeit und Beständigkeit gegen höhere Temperaturen.
- Leichtes Material, das auf dem Wasser schwimmen kann.
- Geeignet für Verpackungsmaterial und andere praktische Anwendungen.
- Gute chemische Beständigkeit.
Nachteilig:
- Schwieriger zu bedrucken, erfordert spezielle Drucktamponeinstellungen.
- Weniger flexibel als einige andere Materialien.
- Neigt beim Bedrucken größerer Objekte zur Verformung.
FRJet-Filament
FRJet ist ein Filament auf PETG-Basis, das mit speziellen flammhemmenden Zusatzstoffen angereichert ist und die Sicherheitsnorm UL94 V0 erfüllt. Dieses Material ist ideal für den Druck von elektronischen Komponenten und Objekten, die keine feinen Details erfordern, und bietet eine ausgezeichnete Feuerbeständigkeit.
Vorteile:
- Erfüllt die Sicherheitsnorm UL94 V0, was hohe Feuerbeständigkeit bedeutet.
- Ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und Schlagfestigkeit.
- Geeignet für elektronische Bauteile und Anwendungen mit geringeren Detailanforderungen.
- Leicht zu bedrucken mit geringer Schrumpfung.
Nachteilig:
- Begrenzte Verwendung für Objekte mit feinen Details.
- Kann höhere Anforderungen an die Druckbedingungen stellen als herkömmliche PETG-Filamente.
- Höhere Kosten als Standard-PETG.
3D-Drucker haben ihren Platz auf dem Tisch der Technikbegeisterten längst hinter sich gelassen. Der 3D-Druck hat die Industrie und die Medizin durchdrungen und ist zu einem Milliardengeschäft geworden. 3D-Drucker machen Kranke wieder gesund, machen die Herstellung billiger und schneller - und werden bei der Besiedlung von Mond und Mars eine entscheidende Rolle spielen. Lesen Sie mehr im nächsten Artikel.
Sicherer 3D-Druck: Wie Sie unangenehme Gerüche vermeiden und Ihre Gesundheit schützen können
Nicht alle Filamente sind so „angenehm“ wie herkömmliches PLA, PETG oder ähnliche Materialien. Einige, wie ABS, ABS-T, PC/ABS, PaJet oder Harze, können beim Drucken einen unangenehmen Geruch verströmen. Bei der Arbeit mit diesen Materialien ist es wichtig, für eine gute Belüftung des Raums zu sorgen und, wenn möglich, den Aufenthalt in der Nähe des Druckers zu begrenzen, wenn dieser in Betrieb ist. Es ist auch wichtig, dass in diesem Bereich keine Lebensmittel verzehrt werden, um eine Verunreinigung zu vermeiden.
Wie wählt man das richtige Filament für 3D-Drucker aus?
Bei der Auswahl des richtigen Filaments für den 3D-Druck ist es wichtig, einige Schlüsselfaktoren zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass Ihr Druck den Anforderungen entspricht und die gewünschte Qualität aufweist.
- Der Zweck des Drucks
Überlegen Sie, ob Sie einen ästhetischen Druck für visuelle Zwecke oder ein funktionelles Teil benötigen, das mechanischen Belastungen und rauen Bedingungen standhalten muss. - Gewünschte Eigenschaften
Überlegen Sie, welche Festigkeit, Flexibilität und Haltbarkeit für Ihr Projekt wichtig sind. Einige Materialien sind starr, während andere flexibel oder chemikalienbeständig sind, was ihre Verwendung beeinflusst. - Anforderungen an den Druck
Nicht alle Filamente sind gleich leicht zu drucken. Einige erfordern besondere Druckbedingungen (z. B. eine hohe Extrudertemperatur oder ein erhitztes Substrat). Finden Sie also heraus, welche Bedingungen für einen reibungslosen Druck des Filaments erforderlich sind.
Alle Verbrauchsmaterialien für 3D-Drucker finden Sie hier
Jedes Filament hat spezifische Eigenschaften, die es für unterschiedliche Zwecke ideal machen. Ganz gleich, ob Sie normales PLA für kreative Hobbyprojekte oder technisches Nylon für langlebige und funktionale Komponenten benötigen, achten Sie immer darauf, dass die Auswahl den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts entspricht. Berücksichtigen Sie die Festigkeit, Haltbarkeit und Flexibilität, die erforderlich sind, um die gewünschten Ergebnisse und maximale Druckeffizienz zu erzielen.
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