Was sind die 6 verschiedenen Filamenttypen für 3D-Drucker?

Consumer-3D-Drucker sind nicht mehr auf ABS- und PLA-Filamente beschränkt. Die Popularität der additiven Fertigungstechnologie hat zum Zustrom vieler technischer Kunststoffe geführt. Obwohl ABS und PLA nach wie vor beliebt sind, sind viele 3D-Druck-Enthusiasten auf neuere Materialien umgestiegen.

Hier finden Sie alles, was Sie über verschiedene 3D-Druckfilamente wissen müssen und wie Sie eines für Ihre spezifischen Anforderungen auswählen.

So wählen Sie ein 3D-Druckfilament aus

3D-Druck ist anders als die meisten gewöhnlichen Hobbys. Es handelt sich um ausgeklügelte Roboter, die komplizierte Objekte aus exotischen Materialien erstellen. Wie alle fortschrittlichen technischen Bemühungen hängt der 3D-Druck von der Fähigkeit der Benutzer ab, technische Datenblätter zu lesen und zu befolgen. Zu wissen, wie diese Dokumente zu verstehen sind, ist der Schlüssel, um zu wissen, welches 3D-Druckfilament für bestimmte Anwendungen verwendet werden soll.

Sie brauchen sich darum nicht zu kümmern, wenn Ihre 3D-Druckanforderungen auf kosmetische Drucke beschränkt sind, da PLA alles ist, was Sie jemals brauchen werden. Das Drucken von Funktionsteilen erfordert jedoch ein Verständnis verschiedener Filamentparameter wie Zugfestigkeit, Zähigkeit/Flexibilität, Hitzebeständigkeit, Haltbarkeit, Kriechen und Verziehen.

Was sind also die besten Filamente für den 3D-Druck und wann sollten Sie eines über dem anderen verwenden?

1. PLA (Polymilchsäure)

Polymilchsäure ist für den 3D-Druck, was Stützräder für Fahrräder sind. Es ist unglaublich einfach, selbst auf den billigsten 3D-Druckern zu drucken. Bei Drucktemperaturen ab 180 °C benötigen Sie kein Ganzmetall-Hot-End, um dieses Filament sicher zu drucken. PLA benötigt nicht einmal ein beheiztes Bett, solange die Raumtemperatur über 20 °C gehalten wird.

Das Material verzieht sich praktisch nicht und kann bei ausreichender Bauteilkühlung sehr gut überbrücken. Sie sind sich nicht sicher, was all diese Begriffe bedeuten? Schauen Sie sich unsere an Ender-3-Upgrade-Leitfaden um mehr über Ganzmetall-Hot-Ends und die Sicherheit von 3D-Druckern zu erfahren.

Fazit: Es ist unglaublich schwierig, einen PLA-Druck zu ruinieren. Dies ermöglicht es Anfängern, die vielen komplizierten Aspekte des 3D-Drucks schrittweise zu erlernen, ohne auf die Mauer wiederholter Druckfehler zu stoßen. Als Anfänger macht es das Festhalten an PLA leicht, die Grundlagen der Betthaftung, der Kalibrierung der ersten Schicht, der Überhänge und der Überbrückung zu verstehen. PLA ist der optimale Weg, um die Grenzen des 3D-Drucks auszutesten, ohne Ihre Druckerkalibrierung und Slicer-Einstellungen hinterfragen zu müssen.

Eigenschaften von PLA-Filamenten

• Bedruckbarkeit: Exzellent
• Farbauswahl: Exzellent
• Hitzebeständigkeit: Arm
• Zugfestigkeit: Exzellent
• Zähigkeit: Arm
• UV-Beständigkeit: Exzellent
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Exzellent
• Kriechfestigkeit: Arm

Wann sollten Sie PLA 3D-Druckfilamente verwenden?

PLA eignet sich hervorragend für kosmetische 3D-Drucke, aber nicht so sehr für alles andere. Trotz seiner hohen Zugfestigkeit fehlt es ihm an Zähigkeit, da das Material zu schwer zu biegen ist. Dies macht es spröde und anfällig für Risse in Anwendungen, die Schlagfestigkeit und Biegung erfordern. Seine Bedruckbarkeit bei niedriger Temperatur führt auch zu einer schlechten Hitzebeständigkeit. PLA-Drucke verziehen sich aufgrund der niedrigen Glasübergangstemperatur des Materials von 57 °C, wenn sie direktem Sonnenlicht oder Bedingungen im Auto ausgesetzt sind.

Die Tendenz von PLA zu kriechen oder sich unter Belastung bei Raumtemperatur dauerhaft zu verformen, macht es für funktionale Drucke unbrauchbar, die entweder Befestigungselemente verwenden oder einem tragenden Zweck dienen. Folglich wechseln die meisten 3D-Druck-Enthusiasten zu anderen Materialien, sobald sie die Slicer-Einstellungen und das 3D-Drucker-Tuning mit PLA gemeistert haben.

2. PETG (Polyethylenterephthalatglykol)

PETG sollte idealerweise Ihre zweite Filamentherausforderung sein, nachdem Sie PLA gemeistert haben. Es ist dem Kunststoff in Wasserflaschen und Lebensmittelbehältern ziemlich ähnlich, mit Ausnahme der Zugabe von Glykol zur Verbesserung der Bedruckbarkeit. PETG ist in den meisten wichtigen Parametern besser als PLA. Es ist etwas zäher, deutlich hitzebeständiger, weist eine hervorragende Kriechfestigkeit auf und eignet sich daher für den funktionalen 3D-Druck.

Allerdings ist es auch etwas schwieriger zu drucken. Das ist nicht ganz schlimm. Während es für einen gut abgestimmten Drucker praktisch unmöglich ist, PLA-Drucke zu verfälschen, erfordert die richtige PETG-Erstellung ein besseres Verständnis der Slicing-Software und der Kalibrierung der ersten Schicht. Dies macht das Filament zu einem sicheren Weg, diese Konzepte zu erlernen, die für die Beherrschung anderer technisch anspruchsvoller 3D-Druckfilamente unerlässlich sind.

PETG ist auch ziemlich hygroskopisch, daher ist es notwendig, es vor dem Drucken zu trocknen, wenn Sie in einer feuchten Gegend leben. Die Drucke selbst sind nicht anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme, aber ein nasses Filament verursacht Extrusions- und Druckqualitätsprobleme. Das Material lässt sich mit den meisten dauerhaft verbinden 3D-Druckoberflächen wenn die erste Schicht zu nahe an der Bauoberfläche gedruckt wird.

Die klebrige, viskose Natur des geschmolzenen Filaments macht es auch zu einer schlechten Wahl für Überbrückungen und steile Überhänge. Das bedeutet aber auch beste Schichthaftung trotz niedriger Drucktemperatur.

Eigenschaften von PETG-Filamenten

• Bedruckbarkeit: Gut
• Farbauswahl: Gut
• Hitzebeständigkeit: Durchschnitt
• Zugfestigkeit: Gut
• Zähigkeit: Gut
• UV-Beständigkeit: Exzellent
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Arm
• Kriechfestigkeit: Gut

Wann sollten Sie PETG-3D-Druckfilamente verwenden?

PETG ist der perfekte Kompromiss zwischen PLA und den viel besseren ABS-Filamenten. Es fehlt zwar die höhere Temperaturbeständigkeit von ABS, aber es ist immer noch gut genug für Drucke im Außenbereich oder im Autoinnenraum. Es ist auch wesentlich zäher als PLA und ideal für Anwendungen, bei denen Schlagfestigkeit erwünscht ist. Die Kriechfestigkeit von PETG macht es auch ideal für funktionale Drucke und 3D-Druckerkomponenten gleichermaßen.

3. TPE/TPU/TPC (Thermoplastisches Elastomer/Polyurethan/Copolyester)

TPE umfasst eine Reihe von Kunststoffen mit gummiähnlichen Eigenschaften. Solche Filamente werden in Anwendungen verwendet, wo Flexibilität erwünscht ist. Reguläre flexible Filamente, die als TPE vermarktet werden, sind in verschiedenen Shore-Härten erhältlich, was ein Maß für Flexibilität ist. Tatsächlich enthält TPE eine breite Kategorie von Filamenten, einschließlich TPU auf Urethanbasis, das etwas steifer ist, um die Bedruckbarkeit zu verbessern. TPC ist eine Copolyester-basierte Variante mit verbesserter Beständigkeit gegen Hitze, UV und Chemikalien.

Das Drucken mit TPE und seinen Varianten ist aufgrund der inhärenten Flexibilität des Filaments eine Herausforderung. Diese Filamente sind besonders schwierig mit Bowden-Extrudern zu drucken, da es aufgrund der fehlenden Steifigkeit schwierig ist, das Filament durch die Düse zu schieben. Deswegen, Extruder mit Direktantrieb, mit einem kurzen Filamentweg zwischen den Extruderzahnrädern und der Düse, werden für einen zuverlässigen Druck empfohlen.

Die Tendenz des Filaments, sich zu komprimieren und zu dehnen, macht das Zurückziehen ebenfalls unzuverlässig. Dies führt zu einer übermäßigen Fadenbildung in den Drucken, für deren Minderung Fachwissen erforderlich ist. Es empfiehlt sich auch, diese flexiblen Filamente auf einem unbeheizten Druckbett zu drucken, am besten mit einem Trennmittel, wie einem Klebestift oder Haarspray. Wenn Sie dies nicht tun, haften die Drucke häufig dauerhaft an der Bauoberfläche.

Eigenschaften von TPE-Filamenten

• Bedruckbarkeit: Durchschnitt
• Farbauswahl: Durchschnitt
• Hitzebeständigkeit: Durchschnitt
• Zugfestigkeit: Durchschnitt
• Zähigkeit: Exzellent
• UV-Beständigkeit: Gut
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Arm
• Kriechfestigkeit: Gut

Wann sollten Sie TPE/TPU/TPC 3D-Druckfilamente verwenden?

Diese flexiblen Filamente eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen Schlagfestigkeit, Biegbarkeit, Verschleiß und Griffigkeit wünschenswerter sind als Steifigkeit. TPE und TPU werden regelmäßig für den 3D-Druck von Dichtungen, Telefonabdeckungen und Armbändern für tragbare Geräte verwendet. TPC ist eine teurere Alternative, die zusätzliche Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit bietet und für raue Umgebungen geeignet ist.

4. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS, in seiner spritzgegossenen Form, findet sich in den meisten Konsumgütern in Form von Automobil-Armaturenbrettern und Schaltanlagen, Spielzeug, Rohrverbindungsstücken und als Chassis der meisten Gebrauchsgüter. Es überrascht nicht, dass es aufgrund seiner Bekanntheit, seines Preises und seiner Verfügbarkeit zum Material der Wahl für die kommerzielle 3D-Druckindustrie wurde. Es ist ein hervorragendes Material mit einem unübertroffenen Preis-Leistungs-Verhältnis und guter Hitzebeständigkeit.

Aufgrund seiner Hitzebeständigkeit ist es mit den billigen Hot-Ends mit PTFE-Auskleidung nicht kompatibel. Die meisten ABS-Filamente erfordern Düsentemperaturen von etwa 250 °C. Dies macht Ganzmetall-Hot-Ends für sicheres Drucken zwingend erforderlich. Das Filament gast auch schädliche VOCs (flüchtige organische Verbindungen) wie Styrol aus, von denen bekannt ist, dass sie sich negativ auf die Gesundheit auswirken. Erfahren Sie in unserem, wie ABS im Vergleich zu PLA abschneidet ABS vs. PLA-Vergleich.

Die Tendenz von ABS-Filamenten, sich zu verziehen, erschwert das Drucken, es sei denn, Sie besitzen einen Drucker mit einem beheizten Gehäuse wie dem Voron-Serie von DIY-3D-Druckern. Delamination, Betthaftung und Verziehen sind anhaltende Probleme bei großen ABS-Drucken auf nicht geschlossenen Druckern. Allerdings drucken die meisten modernen ABS-Filamentmischungen gut, solange Sie das Bauvolumen geschlossen halten und das beheizte Bett als passive Wärmequelle verwenden. Kohlefaser- und glasfaserverstärkte ABS-Verbundfilamente mildern diese Probleme in hohem Maße.

Eigenschaften von ABS-Filamenten

• Bedruckbarkeit: Durchschnitt
• Farbauswahl: Durchschnitt
• Hitzebeständigkeit: Gut
• Zugfestigkeit: Gut
• Zähigkeit: Gut
• UV-Beständigkeit: Durchschnitt
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Gut
• Kriechfestigkeit: Exzellent

Wann sollten Sie ABS 3D-Druckfilament verwenden?

ABS weist eine gute Zugfestigkeit und Zähigkeit auf, was es ideal für funktionale Drucke und sogar einige technische Anwendungen macht. Das Material kann in Hochtemperaturanwendungen wie 3D-Drucker-Hot-End-Komponenten und Funktionsdrucken für den Autoinnenraum verwendet werden. Jedes technische Szenario, das Hitze-, Stoß- und Verschleißfestigkeit erfordert, kann mit ABS kostengünstig erfüllt werden.

5. ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat)

ASA ist eine modifizierte Form von ABS, die einfacher zu bedrucken ist und eine verbesserte UV-Beständigkeit aufweist. Große ASA-Drucke sind dank ihrer geringeren Neigung, sich zu verziehen, einfacher als ABS. Die meisten ASA-Filamente neigen auch dazu, beim Drucken weniger VOCs auszugasen.

Und das alles unter Beibehaltung der mit ABS vergleichbaren Festigkeit, Zähigkeit und Temperaturbeständigkeit. Wir sehen keinen Grund, ABS zu wählen, wenn Sie sich die leichte Prämie leisten können, die von ASA-Filamenten verlangt wird.

ASA-Filament-Eigenschaften

• Bedruckbarkeit: Gut
• Farbauswahl: Durchschnitt
• Hitzebeständigkeit: Gut
• Zugfestigkeit: Gut
• Zähigkeit: Gut
• UV-Beständigkeit: Exzellent
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Gut
• Kriechfestigkeit: Exzellent

Wann sollten Sie ASA 3D-Druckfilament verwenden?

ASA kann für die gleichen Anwendungen wie ABS verwendet werden, mit der zusätzlichen Vielseitigkeit, die Haltbarkeit und Farbintegrität trotz starker Sonneneinstrahlung aufrechtzuerhalten.

6. PA (Polyamid oder Nylon)

Polyamid, besser bekannt unter seinem Markennamen Nylon, findet sich in Gebrauchsgütern in Form von Zahnrädern, Scharnieren und Schiebern Komponenten – im Grunde in jeder Anwendung, die extreme Verschleißfestigkeit, geringe Reibung, hervorragende Zähigkeit und ein gewisses Maß an Verschleißfestigkeit erfordert Temperaturtoleranz. PA ist unverzichtbar in pulvergesinterten 3D-Druckverfahren, die in kommerziellen SLS-3D-Druckern zum Einsatz kommen.

Nylon existiert auch im FDM-3D-Druckbereich in verschiedenen Mischungen, die unterschiedliche Kompromisse zwischen Hitzebeständigkeit, Zähigkeit, Haltbarkeit und Kriechfestigkeit bieten. Letzteres ist wichtig, da das Material im Naturzustand zum Wärmekriechen neigt. Daher erfordern die meisten technischen Anwendungen PA, das mit Kohlenstoff- oder Glasfasern gemischt wird, um die Zugfestigkeit, Kriechfestigkeit und Temperaturtoleranz zu verbessern.

Die hohe Glasübergangstemperatur des Materials und eine angeborene Tendenz zum Verziehen erschweren das Drucken auf billigen, nicht geschlossenen Druckern. Darüber hinaus erfordert die chronische Tendenz von PA, Feuchtigkeit aufzunehmen, Filamenttrockner, die Kammertemperaturen von 80 °C zuverlässig aufrechterhalten können. Tatsächlich erfordert ein erfolgreicher Druck auch, dass das Filament während des Druckens durch eine Trockenbox geführt wird. Es ist ein großartiges technisches Filament, das einen fähigen Drucker und einen erfahrenen Bediener erfordert.

Eigenschaften von PA-Filamenten

• Bedruckbarkeit: Arm
• Farbauswahl: Arm
• Hitzebeständigkeit: Gut
• Zugfestigkeit: Gut
• Zähigkeit: Exzellent
• UV-Beständigkeit: Durchschnitt
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Arm
• Kriechfestigkeit: Durchschnitt

Wann sollten Sie PA 3D-Druckfilament verwenden?

Funktionale PA-Drucke eignen sich gut als mechanische Teile wie Zahnräder, Scharniere und Hebel. Das Material ist auch robust genug, um zur Herstellung von kundenspezifischen Werkzeugen und Prototypen verwendet zu werden, die stark ineinander greifende Teile erfordern, die Reibung und Stößen ausgesetzt sind. Verschiedene Glasfaser- und Kohlefasermischungen können auch verwendet werden, um die Steifigkeit und Flexibilität des Materials an unterschiedliche technische Anforderungen anzupassen.

6. PC (Polycarbonat)

PC ist eines der stärksten 3D-Druckfilamente, die für 3D-Drucker für Verbraucher zugänglich sind. Wie stark, fragen Sie? Nun, das Material wird verwendet, um alles herzustellen, von kugelsicherem Glas bis hin zu Kabinenhauben für Kampfflugzeuge. PC kann Temperaturen von bis zu 110 °C standhalten, wobei einige Mischungen diese beeindruckende Zahl sogar übertreffen.

PC hat die einzigartige Eigenschaft, dass es eine hohe Zugfestigkeit aufweist und gleichzeitig extrem schlagfest ist. Dies verleiht ihm den Unterschied, dass er sich in Anwendungen auszeichnet, bei denen selbst Nylon zu kurz kommt. Diese physikalischen Eigenschaften erschweren jedoch das Drucken von PCs. Es ist nicht ungewöhnlich, dass einige PC-Mischungen Düsentemperaturen von 300 °C erfordern, wobei das Heizbett auf über 100 °C gehalten wird.

Das Material neigt auch zu übermäßigem Verziehen und haftet nur gut auf Konstruktionsoberflächen aus Polycarbonat oder Polyimidband. Wie Nylon ist PC jedoch in verschiedenen Mischungen erhältlich, wodurch es besser bedruckbar ist.

PC-Filament-Eigenschaften

• Bedruckbarkeit: Arm
• Farbauswahl: Arm
• Hitzebeständigkeit: Exzellent
• Zugfestigkeit: Exzellent
• Zähigkeit: Exzellent
• UV-Beständigkeit: Exzellent
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Arm
• Kriechfestigkeit: Exzellent

Wann sollten Sie PC-3D-Druckfilamente verwenden?

PC wird in verschiedenen Industrie-, Automobil- und Elektroanwendungen eingesetzt – insbesondere in solchen, die eine hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit erfordern. Die inhärente optische Klarheit des Materials macht es auch ideal für transparente Drucke, solange die Wandstärke minimal gehalten wird.

Wählen Sie Ihr 3D-Druckfilament mit Bedacht aus

Jetzt haben Sie ein praktisches Mittel, um verschiedene physikalische Eigenschaften und Leistungsparameter in Verbraucherqualität zu vergleichen Bei der Auswahl des richtigen Filaments müssen Sie prüfen, welche Parameter für Sie am besten geeignet sind Anwendungen.

Wenn Sie neu im 3D-Druck sind, empfehlen wir, mit PLA zu beginnen und auf PETG umzusteigen, bevor Sie anspruchsvollere Materialien wie ABS und Nylon in Angriff nehmen.