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3D-Drucker-Filament: Diese Drucksubstanzen gibt es

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Jedes 3D-Drucker-Filament besitzt Vorteile und Nachteile. Bild: © Adobe Stock/marina_larina 2021

Mittlerweile gibt es eine riesige Auswahl an 3D-Drucker-Filamenten mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften. In dieser Liste stellen wir Dir die gängigsten Drucksubstanzen genauer vor und verraten Dir, für welche Projekte sie sich eignen.

Hinweis

In dieser Liste befassen wir uns ausschließlich mit Substanzen für Drucker mit FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling). Das sind die 3D-Drucker, die Filament von einer aufgewickelten Spule ziehen, es schmelzen und dann Schicht für Schicht übereinanderlegen. Sogenannte Resin-Drucker können nicht mit Filamenten drucken. Sie verwenden ein zähflüssiges Harz, das unter UV-Licht aushärtet.

Polylactid (PLA): Günstig und robust

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Mit PLA lassen sich schöne Dekorationen wie etwa diese orange Vase drucken. Bild: © Adobe Stock/Екатерина Краснюк 2021
  • Drucktemperatur: 190 bis 220 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: optional bei 40 bis 60 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: nicht lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Testmaterial für Projekte, Dekoration, Cosplay-Requisiten, maßgenaue Objekte

Polylactid (PLA), häufig auch Polymilchsäure genannt, ist eins der meistgenutzten 3D-Drucker-Filamente. Das Material ist günstig, benötigt nicht zwangsläufig ein beheizbares Druckbett und jeder FDM-Drucker kommt mit PLA problemlos klar. Besonders für 3D-Druck-Anfänger ist Polylactid deshalb gut geeignet.

Drucke aus PLA sind recht robust, können aber mit der Zeit spröde werden. Außerdem weist das Material eine geringe Hitzebeständigkeit auf und wird bereits ab 45 Grad Celsius weich. Da PLA aus erneuerbaren Ressourcen wie Zuckerrohr, Mais- oder Kartoffelstärke hergestellt wird, handelt es sich grundsätzlich um ein umweltfreundliches Material. Da Hersteller PLA aber noch Farb- und andere Zusatzstoffe zufügen, ist die Substanz nicht lebensmittelecht und sollte nicht für Becher oder Nahrungsbehälter verwendet werden.

Vorteile Nachteile
Günstiges Material Schlechte Hitzebeständigkeit
Robust Muss beim Druck gekühlt werden
Umweltfreundlich Filament wird mit der Zeit spröde
Geeignet für genaue Drucke

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS): Widerstandsfähig und hitzebeständig

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Dank der guten Widerstandsfähigkeit können mit ABS auch kleine Ersatzteile gedruckt werden. Bild: © Adobe Stock(Artinun 2021
  • Drucktemperatur: 220 bis 250 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, 95 bis 110 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: nein
  • Gesundheitsschädlich: ja, ungesunde Dämpfe beim Druck
  • Mögliche Projekte: Hüllen, Abdeckungen, Spielzeug, Klemmbausteine

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) zählt neben PLA zu den beliebtesten Filamenten im 3D-Druck. Das Material ist günstig, widerstandsfähig und hitzebeständig. In der Industrie kommt ABS beispielsweise bei der Herstellung von Legosteinen, Automobilkomponenten oder Rohren zum Einsatz. Im Vergleich zum umweltfreundlichen PLA ist ABS allerdings nicht biologisch abbaubar, da der Kunststoff auf Erdöl basiert.

Neben den positiven Materialeigenschaften hat ABS allerdings auch einige Nachteile. Zum einen ist das Filament besonders für Warping anfällig. Das bedeutet, dass sich das Material bei ungleichmäßiger Abkühlung verziehen kann. Mit der relativ hohen Temperatur des Druckbetts und einer hohen Raumtemperatur kann man Warping einigermaßen entgegenwirken. Zum anderen ist zu beachten, dass beim Druck gesundheitsschädliche Dämpfe entstehen. Beim Druck sollten Nutzer also den Raum optimalerweise verlassen und später gut durchlüften.

Vorteile Nachteile
Geringe Kosten Sehr anfällig für Warping
Widerstandsfähig und robust Gesundheitsschädliche Gase beim Druck
Hitzebeständig bis ca. 100 Grad Celsius

Polyethylenterephthalat, modifiziert mit Glykol (PETG): Geeignet für Lebensmittelkontakt

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Mit PETG-Filament kannst Du Dir selbst Wasserflaschen ausdrucken. Bild: © Adobe Stock/Vic 2021
  • Drucktemperatur: 230 bis 250 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, 75 bis 90 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: nein, lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Wasserflaschen, Blumentöpfe, Schnappverbindungen

Polyethylenterephthalat ist Dir wahrscheinlich eher unter der Abkürzung PET geläufig. Der Kunststoff wird vorwiegend bei der Herstellung von Plastikflaschen verwendet. Zu den Materialeigenschaften von PET zählen Transparenz und eine gute Beständigkeit. Durch eine Modifizierung mit Glykol erhält PET noch weitere positive Eigenschaften für den 3D-Druck. Es wird dadurch weniger spröde und der Widerstand gegen Druck wird erhöht.

PETG ist wasserabweisend sowie lebensmittelecht und kann deshalb für Flaschen oder Nahrungsbehälter verwendet werden. Zudem ist das 3D-Drucker-Filament kaum für Warping anfällig. Der einzige größere Nachteil von PETG ist, dass es Fäden ziehen kann. Diese lassen sich nach dem Druck aber von der Oberfläche abschleifen.

Vorteile Nachteile
Gute Beständigkeit Kann auf der Oberfläche Fäden ziehen
Lebensmittelecht
Nur minimales Warping
Wird nicht spröde

Thermoplastisches Polyurethan (TPU): Elastisch und schwer zu drucken

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Auch eine schöne Idee für 3D-Drucke aus TPU: elastische Dinosaurier. Bild: © Adobe Stock/Анастасия Старикова 2021
  • Drucktemperatur: 225 bis 245 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, 45 bis 60 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: nicht lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Stoßdämpfer, Griffe (z.B. für Fahrradlenker), Smartphone-Hüllen

Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein sehr interessantes 3D-Drucker-Filament, denn im Vergleich zu vielen anderen Materialien ist es nicht starr, sondern elastisch. Der Grad der Elastizität hängt von der chemischen Zusammensetzung des Stoffes ab. Einige Hersteller bieten Filamente mit der Elastizität eines Autoreifens an, andere Filamente sind so dehnbar wie Gummibänder.

Zu den positiven Eigenschaften von TPU zählen eine hohe Resistenz gegen Chemikalien, gute Abriebfestigkeit und UV- sowie Witterungsbeständigkeit. Außerdem ist es ungiftig und hautfreundlich, lebensmittelecht ist es allerdings nicht. Wer dieses interessante Filament einmal ausprobieren will, sollte aber bedenken, dass der Druck mit TPU sehr anspruchsvoll ist.

3D-Drucker mit Bowdenzug-Zuführung können TPU meist nur nach eine Hardware-Modifizierung drucken. Außerdem ist das Material sehr anfällig für Fäden und Blasen beim Druck. Um fehlerhafte Drucke zu vermeiden, sollte der Fokus bei den Einstellungen des 3D-Druckers auf Präzision liegen. Außerdem ist eine langsamere Druckgeschwindigkeit von 20-30 mm/s empfehlenswert.

Vorteile Nachteile
Flexibel und weich Sehr anspruchsvoll beim Druck
Lange Haltbarkeit Anfällig für Blasen und Fäden
Gute Witterungsbeständigkeit Nicht gut für Bowdenzug-Zuführungen geeignet

Nylon: Der beste Kunststoff für 3D-Drucke?

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Nylon eignet sich dank hoher Stabilität und Halbflexibilität perfekt für den Druck von Kabelbindern. Bild: © Adobe Stock/tkyszk 2021
  • Drucktemperatur: 225 bis 260 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, 70 bis 90 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: nein
  • Gesundheitsschädlich: nein, lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Zahnräder, Schrauben, Muttern, Kabelbinder

Nylon hat sich aufgrund seiner hohen Stabilität und und Belastbarkeit zu einem der beliebtesten Filamente beim 3D-Druck entwickelt. Das Material ist hart, abriebfest und bei dünnen Drucken halbflexibel. Deshalb eignet sich Nylon besonders gut für mechanische Bauteile wie Schrauben oder Zahnräder.

Allerdings ist Nylon beim Druck recht anspruchsvoll. Eine große Herausforderung ist, dass Nylon hygroskopisch ist, also Feuchtigkeit aus der Umgebung bindet. Hat das Nylon-Filament Feuchtigkeit absorbiert, kann es zu Defekten beim Druck kommen. Die Filament-Spulen sollten deshalb am besten luftdicht verpackt und trocken gelagert werden. Ein weiteres Problem mit Nylon ist die Anfälligkeit für Warping. Ein beheiztes Druckbett ist Pflicht, ein geschlossener Druckraum ist ebenfalls empfehlenswert.

Vorteile Nachteile
Je nach Dicke hart oder halbflexibel Kann Luftfeuchtigkeit ziehen
Hohe Stabilität Anfällig für Warping
Gute Abriebresistenz Vergleichsweise teuer
Lebensmittelecht

High Impact Polystyrene (HIPS): Das lösliche Unterstützungs-Filament

  • Drucktemperatur: 230 bis 245 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, 100 bis 115 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: nein
  • Gesundheitsschädlich: Ausdünstungen beim Druck, aber lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: lösliches Unterstützungsmaterial für bewegliche Teile, Figuren, Hüllen

High Impact Polystyrene (HIPS) ist Kunststoff, der ABS stark ähnelt, Allerdings gibt es auch einige Unterschiede zu ABS. Zum einen ist HIPS lebensmittelecht. Noch interessanter ist allerdings, dass HIPS von einigen chemischen Stoffen aufgelöst wird.

Kommt das Material etwa mit D-Limonen in Kontakt, löst sich das 3D-Drucker-Filament auf. Damit eignet es sich gut als Unterstützungs-Filament für Objekte, die später beweglich sein sollen. Beim Druck eines Kugelgelenks kann etwa eine Schicht HIPS zwischen die Kugel und die Gelenkpfanne gedruckt werden. Wird das Kugelgelenk nach dem Druck in D-Limonen gelegt, löst sich die HIPS-Schicht auf und das Gelenk wird beweglich. Für die Nutzung als Unterstützungsmaterial ist allerdings ein 3D-Drucker mit zwei Druckköpfen nötig.

HIPS kann aber auch allein als Druckmaterial zum Einsatz kommen. Der Kunststoff weist dann ähnlich Eigenschaften wie ABS ist, ist aber leichter.

Vorteile Nachteile
Gutes Unterstützungs-Filament für bewegliche Teile Benötigt ggf. zweiten Druckkopf
Vergleichsweise günstig Ausdünstungen beim Druck
Geringes Gewicht
Lebensmittelecht

Polycarbonat (PC): Stark und belastbar

  • Drucktemperatur: 260 bis 310 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, mindestens 80 Grad Celsius, besser 120 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: nein
  • Gesundheitsschädlich: nicht lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Karabinerhaken, Zahnräder, hitzebeständige Objekte

Polycarbonat (PC) zählt zu stärksten 3D-Drucker-Filamenten. Deshalb eignet es sich besonders für Drucke, die häufig belastet werden, oder in der Mechanik zum Einsatz kommen. Ein weitere positive Materialeigenschaft von PC ist seine hohe Hitzebeständigkeit. Das Filament hält Temperaturen bis zu 150 Grad Celsius stand. Trotz seiner guten Stärke ist PC nicht komplett starr und lässt sich leicht verbiegen, ohne dabei zu brechen.

Allerdings sind 3D-Drucke mit PC recht knifflig. Der Kunststoff benötigt mit 260 bis 310 Grad Celsius enorm hohe Temperaturen am Druckkopf. Ein geschlossener Druckraum ist unerlässlich, da das Filament schon bei kleinsten Temperaturschwankungen zu Warping neigt. Zudem ist PC wie auch Nylon stark hygroskopisch und absorbiert Luftfeuchtigkeit, was die Verarbeitung des Materials erschwert. Deshalb muss die Filament-Spule luftdicht verpackt und trocken gelagert werden.

Vorteile Nachteile
Enorm belastbar Extrem hohe Drucktemperatur
Hohe Hitzebeständigkeit Anfällig für Warping
Trotz hoher Härte noch biegsam Hygroskopisch

Polypropylen (PP): Leicht, halbflexibel und teuer

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Seine hohe Ermüdungsbeständigkeit macht PP zum perfekten Material für Boxen mit Filmscharnieren. Bild: © Adobe Stock/Coprid 2021
  • Drucktemperatur: 220 bis 250 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: ja, 85 bis 100 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Filmscharniere, Aufbewahrungsboxen, Uhrenarmbänder

Polypropylen (PP) ist ein halbflexibler und leichter Kunststoff, der in der Industrie häufig für Verpackungen verwendet wird. Dank einer hohen Ermüdungsbeständigkeit eignet sich PP sehr gut für bewegliche Objekte, auf die regelmäßig kleine Kräfte ausgeübt werden. Dazu zählen beispielsweise Armbänder für Uhren oder Boxen mit Filmscharnieren.

Allerdings ist die Verwendung von PP beim 3D-Druck mit hohem Aufwand verbunden. Das Filament verzieht sich recht leicht bei der Abkühlung, weshalb eine geschlossener Druckraum empfehlenswert ist. Außerdem sollte PP wirklich nur leicht belastet werden, da sich sonst schnell Risse bilden oder das Material bricht. Und schließlich kostet PP deutlich mehr als andere 3D-Drucker-Filamente.

Vorteile Nachteile
Hohe Ermüdungsbeständigkeit Enorm anfällig für Warping
Hitze- und Wasserresistenz Nur leicht belastbar
Glatte Oberfläche Vergleichsweise teuer

Holzfilament: Objekte wie als Holz geschnitzt

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Bei diesem Holzfilament auf PLA-Basis kann man in der Nahaufnahme gut die Echtholzpartikel sehen. Bild: © Adobe Stock/Jack Soldano 2021
  • Drucktemperatur: 190 bis 250 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: bei PLA optional (45 bis 60 Grad Celsius), bei ABS 95 bis 110 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: nicht lebensmittelecht, ungesunde Dämpfe beim Druck (ABS)
  • Mögliche Projekte: Dekoration, Spielzeug, Figuren

Neben reinen Filamenten gibt es auch jede Menge Verbundsstoffe für 3D-Drucke wie etwa Holzfilamente. Hierbei handelt es sich um PLA- oder ABS-Filamente, denen Echtholzpartikel zugefügt wurden. Holzfilamente haben grundsätzlich die gleichen Materialeigenschaften wie ihr jeweiliges Basisfilament.

Was Holzfilament besonders macht, ist die besondere Haptik und der natürliche Geruch der Drucke, die echtem Holz schon ziemlich nahe kommen. Wie auch PLA und ABS verursachen Holzfilamente beim Druck kaum Probleme. Es können lediglich kleine Fäden auf den Drucken entstehen, die aber leicht abgeschliffen werden können. Bei 3D-Druckern mit kleinen Düsen kann es außerdem vorkommen, dass die Düsen verstopfen. Eine Düse mit größerer Öffnung kann jedoch Abhilfe verschaffen.

Vorteile Nachteile
Einfache Verarbeitung Kann Fäden ziehen
Holzhaptik- und -aroma Verstopfung der Düse möglich

Steinfilament: Wie gemeißelt, aber gedruckt

  • Drucktemperatur: 160 bis 240 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: bei PLA optional (45 bis 60 Grad Celsius), bei ABS 95 bis 110 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: nicht lebensmittelecht, ungesunde Dämpfe beim Druck (ABS)
  • Mögliche Projekte: Dekoration, Spielzeug, Figuren

Steinfilamente sind Holzfilamenten recht ähnlich, mit dem Unterschied, dass den PLA- oder ABS-Filamenten keine Holz-Partikel, sondern Steinpartikel oder Sand hinzugefügt wird. Somit haben auch Steinfilamente ähnlich Eigenschaften wie PLA und ABS, sind aber aufgrund der Stein- beziehungsweise Sandbeimischung etwas schwerer.

Zusätzlich zum höheren Gewicht haben Drucke aus Steinfilament eine etwas rauere Haptik und eine hübsche Steinoptik. Damit ist das 3D-Drucker-Filament besonders für dekorative Objekte interessant. Aber auch bei Steinfilament gibt es einige Dinge beim Druck zu beachten. Zum einen können die Steinpartikel oder die Sandkörner die Düse des 3D-Druckers verstopfen. Es empfiehlt sich also der Einsatz einer Düse mit größerer Öffnung. Zum anderen sind Steinfilamente relativ spröde.

Vorteile Nachteile
Schöne Steinoptik Kann Düsen verstopfen
Wenig Ansprüche beim Druck Wird spröde
Schwerer als andere Filamente

Metallfilament: (Fast) echtes Metall drucken

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Dieses Motorenmodell wirkt wie aus echtem Metall, wurde aber tatsächlich mit einem Metallfilament gedruckt. Bild: © Adobe Stock/DmyTo 2021
  • Drucktemperatur: 190 bis 220 Grad Celsius
  • Beheiztes Druckbett: optional bei 45 bis 60 Grad Celsius
  • Lüfterkühlung erforderlich: ja
  • Gesundheitsschädlich: nicht lebensmittelecht
  • Mögliche Projekte: Schmuck, Skulpturen, Cosplay-Requisiten im Metall-Look

Der Druck mit Metall ist mit handelsüblichen 3D-Druckern noch nicht möglich, mit Metallfilamenten kommen 3D-Drucke echtem Metall aber schon relativ nah. Wie bei Holz- und Steinfilament werden bei einem Metallfilament einem Basisfilament, meist PLA, Metallspähne untergemischt. Der Anteil des Metalls variiert je nach Hersteller zwischen 30 und 80 Prozent. Häufig verwendete Metalle sind Kupfer, Bronze, Messing oder Edelstahl. Je nach Metall und Anteil bringen gedruckte Objekte eine ganze Menge Gewicht auf die Waage.

Drucke mit Metallfilament haben eine metallische Oberfläche und eignen sich deshalb für Skulpturen oder Objekte, die echtes Metall imitieren sollen. Der Druck gestaltet sich aber nicht ganz so leicht. Die Metallspäne können weiche Düsen wie etwa aus Messing relativ schnell abnutzen. Wer häufiger mit Metallfilament drucken möchte, sollte also auf eine Düse aus härterem Material umsteigen. Zudem neigen die Drucke zu einer gewissen Sprödigkeit und können deshalb mit der Zeit reißen oder sogar brechen.

Vorteile Nachteile
Massives Material Sprödes Filament
Schöne Metalloberfläche Kann weiche Druckdüsen beschädigen
Vergleichsweise teuer

 

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