Der 3D-Druck hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt und ist längst nicht mehr nur im Prototypenbau, sondern auch in der Serienfertigung, im Modellbau und im Hobbybereich etabliert. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die Wahl des richtigen Materials. Jedes Filament oder Pulver bringt spezifische Eigenschaften mit, die den Einsatzbereich, die Haltbarkeit und die Qualität des Endprodukts bestimmen.
Im Folgenden werden die gängigsten Materialien im FDM-3D-Druck vorgestellt:
PLA (Polylactid)
- Eigenschaften: PLA ist das am weitesten verbreitete Druckmaterial. Es wird aus nachwachsenden Rohstoffen (z. B. Maisstärke) hergestellt und ist biologisch abbaubar. PLA lässt sich leicht drucken, weist kaum Warping auf und liefert eine saubere Oberflächenqualität.
- Vorteile: Einfache Verarbeitung, gute Detailgenauigkeit, große Farbauswahl, geringe Schrumpfung.
- Nachteile: Relativ spröde, nicht sehr temperaturbeständig (weich ab ca. 60 °C).
- Anwendungsgebiete: Modelle, Prototypen, Dekorationen, Lern- und Schulprojekte.
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
- Eigenschaften: ABS ist ein zähes, schlagfestes Material, das hohe Temperaturen aushält. Es ist mechanisch stabiler als PLA, erfordert jedoch mehr Erfahrung im Druckprozess.
- Vorteile: Robust, hitzebeständig, nachbearbeitbar (z. B. Schleifen, Acetonglätten).
- Nachteile: Starke Schrumpfung (Warping), benötigt ein beheiztes Druckbett und oft eine geschlossene Druckkammer, beim Drucken entstehen Dämpfe.
- Anwendungsgebiete: Funktionsprototypen, Gehäuse, Bauteile im technischen Bereich.
PETG (Polyethylenterephthalat-Glykol)
- Eigenschaften: PETG vereint die Vorteile von PLA und ABS. Es ist leicht druckbar, gleichzeitig robust, zäh und chemikalienbeständig.
- Vorteile: Hohe Schlagzähigkeit, gute Layerhaftung, feuchtigkeitsbeständig, kaum Warping.
- Nachteile: Neigt zu Fädenbildung (Stringing), Druckeinstellungen müssen genau abgestimmt sein.
- Anwendungsgebiete: Funktionale Bauteile, Behälter, mechanisch belastbare Teile.
TPU (Thermoplastisches Polyurethan)
- Eigenschaften: TPU ist ein flexibles, gummiähnliches Filament. Es ist elastisch, abriebfest und widersteht Öl und Chemikalien.
- Vorteile: Hohe Flexibilität, stoßdämpfend, langlebig.
- Nachteile: Schwieriger zu drucken (langsamer Druck, spezielles Extruder-Setup vorteilhaft), Fädenbildung.
- Anwendungsgebiete: Dichtungen, Handyhüllen, Schuhsohlen, flexible Verbindungselemente.
Nylon (Polyamid)
- Eigenschaften: Nylon ist ein sehr stabiles und langlebiges Material. Es ist flexibel, aber gleichzeitig extrem belastbar.
- Vorteile: Hohe Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, gute Schlagzähigkeit.
- Nachteile: Sehr feuchtigkeitsempfindlich, muss trocken gelagert werden; höhere Drucktemperaturen notwendig.
- Anwendungsgebiete: Zahnräder, technische Bauteile, Werkzeuge.
Spezial- und Kompositmaterialien
Neben den Standardmaterialien gibt es zahlreiche Filamente, die mit Zusätzen versehen sind, um besondere Eigenschaften zu erzielen:
- Holzfilamente: Mit Holzfasern gefüllt, erzeugen eine natürliche Optik.
- Metallgefüllte Filamente: Enthalten Metallpartikel, schwerer und mit metallischem Glanz.
- Carbonfaser-verstärkte Filamente: Sehr hohe Steifigkeit und Stabilität, ideal für technische Anwendungen.
- Leucht- oder Spezialfarben: Für kreative und dekorative Zwecke.
Diese Materialien sind oft abrasiv und erfordern gehärtete Düsen.
Fazit
Die Materialwahl im 3D-Druck hängt maßgeblich von der gewünschten Anwendung ab. Während PLA für schnelle Prototypen und Dekorationen ideal ist, eignet sich PETG für robuste Alltagsgegenstände und ABS für hitzebeständige Bauteile. TPU eröffnet flexible Einsatzmöglichkeiten, während Nylon in der industriellen Anwendung glänzt. Spezialisierte Filamente erweitern die Palette zusätzlich.
Wer die Eigenschaften der gängigen Materialien kennt, kann bewusster entscheiden und so die Qualität und Haltbarkeit seiner 3D-Druckprojekte deutlich steigern.