3D Filament: Wegweiser und Ratgeber

Wer einen 3D Drucker betreiben möchte, benötigt zwingend ein Filament. Wenn Sie sich jedoch informieren, stoßen Sie schnell auf ein Problem beim Kauf: Die Auswahl an erhältlichen Materialien ist riesig. Sie können sich beispielsweise für ein PLA, PETG, Nylon oder ein ABS Filament entscheiden. Wir möchten Ihnen dabei helfen, diesbezüglich die richtige Entscheidung zu treffen. Der 3D-Druck bietet ein großes Potenzial. Experten sehen in ihm schon länger eine industrielle Revolution, da mit ihm Ersatzteile und Gegenstände des täglichen Gebrauchs hergestellt werden können. Als Druckmaterial für 3D-Drucker mit Fused Deposition Modeling (FDM) (Schmelzschichtung) wird ein Filament eingesetzt, das aus schmelzfähigem Werkstoff besteht.

Daten & Fakten für TPE

Wir stellen Ihnen in der Folge die am häufigsten gebrauchten 3D-Drucker Filamente kurz mit ihren Vorzügen und Nachteilen vor. Auf den verlinkten Seiten finden Sie dann für jeden Material-Typ umfassendere Informationen. Wenn Sie durch diesen Ratgeber beispielsweise den Eindruck gewinnen, dass ein PLA Filament für Ihre Zwecke passend wäre, können Sie sich anschließend umfassend informieren. So treffen Sie vor dem Kauf die bestmöglich informierte Entscheidung und können zudem vergleichen.

Was genau ist ein Filament?

Filament ist ein Kunstroff-Draht (bzw. -Faden) aus thermoplastischem Kunststoff. Aus diesem wird das eigentliche Druckerzeugnis aufgebaut. Ein Thermoplast wechselt nämlich anders als andere Kunststoffe bei hohen Temperaturen seinen Aggregatzustand und wird flüssig. Der Kunststoff lässt sich somit erhitzt formen und kann weiterverarbeitet werden, beispielsweise indem man das Filament durch eine heiße Düse (Hotend) schichtenweise auf ein Druckbett drückt. Man bezeichnet diesen Vorgang auch als „Fused Deposition Modeling“ bzw. „FDM“ (zu deutsch: Schmelzschichtverfahren). Filament ist also das Rohmaterial für den FDM-3D-Druck. Konkurrierende Verfahren wie z.B. der Spritzguss, nutzen zumeist Kunststoff in Granulat/Pellet-Form als Rohmaterial.

Ein Filament kann viele unterschiedliche Eigenschaften haben

Filamente können stark unterschiedliche Eigenschaften haben. So gibt es beispielsweise biologisch abbaubare Thermoplasten, andere sind elektrisch leitfähig, besonders hart, elastisch oder sehr temperaturstabil. Wieder andere sind löslich und eignen sich deshalb ausgezeichnet als Stützmaterial. Achtung: Mit Stützmaterialen können Sie jedoch nur mit 3D-Druckern mit mindestens zwei Extrudern drucken.

Der richtige Durchmesser eines Filaments

Filamente haben einen bestimmten Durchmesser. Diese sind fast ausschließlich 1,75 mm und 2,85 mm (im Handel meist als „3 mm“ angeboten). Die Wahl des richtigen Durchmessers hängt folglich vom genutzten Drucker ab. Der allergrößte Teil der 3D-Drucker setzt dabei auf 1.75 mm-Filament, da es präziser zu drucken ist und kompaktere Drucker ermöglicht. 3D-Drucker, die sehr schnell und/oder sehr groß drucken (z.B. Ultimaker oder Delta-Drucker), arbeiten hingegen üblicherweise mit Filament im größeren 2,85 mm Durchmesser.

Die am häufigsten verwendeten Filament-Materialien

Ampertec PLA-Filament

PLA Filament

PLA steht für Polylactide (bzw. Polymilchsäure), es gehört zu den Polyestern und ist neben ABS das wichtigste Filament. Es ist biologisch abbaubar und ausgesprochen vielseitig. Im Vergleich zu ABS weist PLA Filament eine hohe Steifigkeit und eine hohe Oberflächenhärte sowie einen geringen Schmelzpunkt auf. Dadurch werden höhere Druckgeschwindigkeiten möglich. Zudem lässt sich mit PLA präziser als mit ABS drucken, deshalb wird das Modell exakter abgebildet. PLA zeigt zudem nahezu keine Schrumpfung beim Abkühlen, es ist allerdings nicht für den Außeneinsatz geeignet. Allerdings ist es weniger robust als ABS und neigt dazu, leicht spröde zu werden. Dies bedeutet, dass es einfach brechen kann. Für Verschleißteile ist es deshalb sehr gut geeignet, aber nicht für Objekte, die dauerhaft halten sollen. Die empfohlene Temperatur für PLA im Extruder liegt bei 190-220 Grad, die Druckunterlage sollte 45-60 Grad haben. Aufgrund der geringen Schlagfestigkeit kann ein 3D-Druckobjekt aus PLA nur vorsichtig mittels Bohren, Fräsen oder anderen spanenden Verfahren nachbearbeitet werden. Auch bei Bauteilen und Objekten mit komplexen und fragilen Geometrien ist Vorsicht geboten, da sie leicht zerbrechen können. Dafür können Gegenstände aus PLA ohne Probleme geschliffen und bemalt werden. Aceton lässt sich für eine Nachbehandlung allerdings nicht anwenden, da PLA acetonbeständig ist.

Ampertec ABS-Filament

ABS Filament

ABS steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol. Es handelt sich um synthetisches Polymer auf Erdölbasis. Insgesamt ist dieser Kunststoff ausgesprochen widerstandsfähig. Dies gilt insbesondere gegen Öle, Fette und hohe Temperaturen. Tatsächlich ist ABS der am meisten verkaufte Kunststoff des Planeten, LEGO stellt seine legendären Bausteine z.B. aus ABS her. Beim 3D-Druck mit ABS riecht es häufig nach geschmolzenem Plastik. Sie sollten das Filament deshalb ausschließlich in gut belüfteten Räumen oder einer geschlossenen Klimakammer drucken. ABS erfordert beim Druck relativ hohe Temperaturen. Im Extruder sollten 220-250 Grad herrschen, die Unterlage sollte 80-100 Grad heiss sein. Die Schrumpfung von ABS beim Abkühlen führt häufig zu Warping und Ablösung vom Druckbett, letzteres kann durch „ABS-Saft“ (in Aceton gelöstem ABS), Haarspray oder PVA-Klebestift verhindert werden.

Ampertec PETG-Filament

PETG Filament

PETG steht für Polyethylenterephthalat, das mit Glykol modifiziert wurde. Es vereint die Stärken von ABS und PLA. PETG ist widerstandsfähig, eignet sich für den mechanischen Einsatz, temperaturstabiler als PLA (bis ca. 80°C) ist resistent gegen zahlreiche Chemikalien und kann relativ leicht und schnell gedruckt werden. Im Extruder sollten dafür 200 bis 230 Grad herrschen, die Temperatur der Druckunterlage sollte hingegen bei 80 Grad liegen. Das Filament eignet sich deshalb hervorragend, um den richtigen Umgang mit einem 3D Drucker zu erlernen.

Ampertec TPE Flex-Filament

TPE Filament (Flex Filament)

Thermoplastische Elastomere (TPE) ist der Überbegriff für thermoplastische Kunststoffe, die gummiartige Eigenschaften aufweisen. D.h. sie sind sowohl flexibel wie auch haltbar. Es existieren zahlreiche chemisch und eigenschaftstechnisch unterschiedliche TPE-Varianten, die alle weich und oftmals sogar dehnbar sind. Sie können außerdem gut mit Erschütterungen und Schlägen umgehen. Das Drucken mit TPE ist allerdings nicht einfach, denn es muss meist sehr langsam und mit eigenen Retraktions-Einstellungen gedruckt werden. TPE sollte je nach Variante mit 190 bis 230 Grad und auf der Unterlage mit 30 bis 60 Grad gedruckt werden. Das Filament eignet sich beispielsweise für die Herstellung von Spielzeug, Smartphone-Hüllen oder Armbändern. Es kommt auch häufig in Haushaltsgeräten oder Sanitärartikeln vor.

Ampertec Nylon-Filament

Nylon Filament

Nylon (Polyamid) als Kunststoff ist den meisten Menschen als Kunstfaser (Polyester) oder für mechanische Teile ein Begriff. Die Stärken, die es hier zur richtigen Wahl machen (nahezu unzerbrechlich, biegsam, extrem geringe Reibung, witterungsbeständig), sorgen auch dafür, dass es sich ausgezeichnet als 3D-Druck-Filament eignet. Es ist flexibel, beständig gegen ultraviolettes Licht und fast unzerbrechlich. Allerdings muss -je nach Polyamid-Variante- mit ausgesprochen hohen Temperaturen sowohl im Extruder (210-.270 Grad) wie auch auf der Druckunterlage (80-125 Grad) gearbeitet werden. Auch die extreme Absorption von Wasser aus der Luft stellt hohe Anforderungen an die Lagerung (luftdicht versiegelt).

Ampertec ASA-Filament

ASA Filament

Bei Acrylnitril-Styrol-Acrylat handelt es sich um eine spezielle Weiterentwicklung von ABS, die ein großes Problem dessen addressieren soll: Die mangelnde Allwetter-Eignung. ABS neigt nämlich dazu, unter Sonneneinstrahlung spröde zu werden und gelblich auszubleichen, deshalb sollte es nur im Innenbereich eingesetzt werden. Dieses Problem hat ASA nicht, es ist wetter- und UV-fest. Da es ABS sehr ähnlich ist, hat es auch sehr ähnliche sonstige Eigenschaften wie Schmelzpunkt, Schrumpfungsverhalten, Ausdünstungen beim Druck oder die Löslichkeit in Aceton.

Ampertec HIPS-Filament

HIPS Filament

High Impact Polystyrene (Hochschlagfestes Polystylol) ist ein sehr leichtes Material, das sehr stabile Drucke produziert und biologisch abbaubar ist. Leider zersetzt es sich mit der Zeit unter UV-Licht, zeigt Schrumpfung beim Abkühlen und riecht leicht beim Druck. Es wird dank seiner Löslichkeit in Limonen gerne als Stützmaterial für ABS eingesetzt (wie PVA mit PLA), da es sehr ähnliche Eigenschaften und Temperaturanforderungen hat. HIPS ist aber darüberhinaus durchaus einfach nur ein gut zu druckendes 3D-Material.

Ampertec PVA-Filament

PVA Filament

PVA oder auch PVAL steht für Polyvinylalkohol. Es handelt sich um einen wasserlöslichen thermoplastischen Kunststoff. Grundsätzlich sollten nur Personen mit Erfahrungen PVA als 3D Drucker Filament verwenden. Dies liegt daran, dass es nicht ganz einfach ist, den Kunststoff korrekt als Supportmaterial einzusetzen. PVA harmoniert beispielsweise gut mit PLA, andere Materialien mit höherem Schmelzpunkt sind dafür ungeeignet. PVA wird idealerweise im Extruder mit 190-210 Grad und auf der Unterlage mit 60 Grad gedruckt.

Ampertec PC+ABS-Filament

PC Filament

PC steht für Polycarbonat. Es handelt sich dabei um den härtesten Kunststoff, der von handelsüblichen 3D-Druckern (mit Vollmetall-Hotend) verarbeitet werden kann. PC ist extrem fest und ausgesprochen resistent gegenüber Schlägen, Stößen und v.a. Hitze (bis 150 Grad stabil). Das Material zieht stark Wasser aus der Umgebungsluft und ist zugleich natürlich transparent. Es wird deshalb gerne für Sicherheitsglas, Taucherbrillen oder auch Computer-Monitore verwendet. Im Extruder sollte es mit 270 bis 310 Grad gedruckt werdenm, eine Klimakammer ist stark empfohlen. Die Heizbett-Temperatur für PC sollte hingegen 90 bis 110 Grad betragen. Um PC einfacher druckbar zu machen, wird es auch gerne mit anderen Materialien mit niedrigerem Schmelzpunkt vermischt, z.B. mit ABS.