Der 3D-Druck revolutioniert Industrien von der Prototypenfertigung bis zur Serienproduktion. Eine fundierte Kenntnis der verfügbaren Materialien ist entscheidend für den Erfolg jedes Druckprojekts. Im folgenden Überblick werden wesentliche Werkstoffe, ihre Eigenschaften und praktische Tipps zur Auswahl vorgestellt.
Werkstoffe im 3D-Druck: Grundlegende Kategorien
Filamente (FDM/FFF)
Das Filament-Verfahren ist besonders beliebt, da es kostengünstig und einfach zu handhaben ist. Die gängigsten Thermoplast-Materialien sind:
- PLA (Polymilchsäure): biologisch abbaubar, einfache Druckbarkeit
- ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): gute mechanische Eigenschaften, aber Neigung zum Warping
- PETG (Polyethylenterephthalat-Glykol): Kombination aus Festigkeit und Chemikalienbeständigkeit
- Nylon: hohe Zähigkeit und Verschleißfestigkeit, erfordert präzise Drucktemperaturen
Jedes Material bringt spezifische Vor- und Nachteile mit sich. So punktet PLA etwa mit einfacher Handhabung, während ABS oder Nylon höhere Temperaturbeständigkeit und Belastbarkeit bieten.
Harze (SLA/DLP)
In lichtbasierten Verfahren kommen photopolymerisierende Resin-Materialien zum Einsatz. Sie ermöglichen extrem feine Details und eine hervorragende Oberflächenqualität. Typische Harztypen:
- Standard-Harz: gute Detailauflösung für Modellbau und Schmuck
- Technisches Harz: erhöhte Festigkeit und Temperaturbeständigkeit
- Biokompatibles Harz: zertifiziert für dentale und medizinische Anwendungen (hohe Biokompatibilität)
Eigenschaften und Anwendungsszenarien
Mechanische Anforderungen
Für funktionale Bauteile sind Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Langzeitstabilität entscheidend. Materialien wie Nylon oder spezielle technische Harze bieten hohe Belastbarkeit. TPU (thermoplastisches Polyurethan) überrascht mit herausragender Flexibilität und Elastizität, ideal für Dichtungen oder Gelenke.
Thermische und chemische Beständigkeit
In industriellen Anwendungen müssen Komponenten manchmal Temperaturen über 80 °C standhalten. Hier kommen PEEK oder Ultem ins Spiel. Das PEEK-Filament zählt zu den High-Performance-Kunststoffen und überzeugt mit hervorragender Temperatur- sowie Chemikalienbeständigkeit. PETG und ASA punkten ebenfalls durch Witterungs- und UV-Beständigkeit.
Oberfläche und Detailtreue
Für Prototypen und Präsentationsmodelle ist die Oberflächenqualität essenziell. SLA/DLP-Verfahren liefern hier die besten Ergebnisse. Filamente wie PLA und PETG erfordern Nachbearbeitung (Schleifen, Lackieren), während resinbasierte Drucke oft direkt einsatzbereit sind.
Innovative Materialien und Zukunftsperspektiven
Verbund- und Spezialfilamente
Moderne Filamente kombinieren Kunststoff mit Zusatzstoffen:
- Kohlefaser-Verbund: Steigerung der Festigkeit und Steifigkeit
- Holz- und Metall-Füllstoffe: realistische Optik und Haptik
- Leitfähige Filamente: Elektrobauteile und Sensoren
Nachhaltigkeit und Recycling
Der Fokus liegt zunehmend auf Nachhaltigkeit. Recycelte PLA-Varianten und biobasierte Kunststoffe reduzieren ökologischen Fußabdruck. Filamentextruder ermöglichen das Aufbereiten von Abfall und die Wiederverwertung direkt im Makerspace.
Hilfreiche Tipps zur Materialauswahl
- Kompatibilität prüfen: Nicht jedes Filament passt auf jeden Drucker. Achten Sie auf Herstellerangaben.
- Drucktemperatur: Feine Abstimmung vermeidet Warping und verbessert die Haftung.
- Betthaftung: Heatbed und Haftmittel, z. B. Kaptonband oder spezielle Klebestifte, optimieren den Druckstart.
- Lagerung: Trocken lagern, da viele Kunststoffe Feuchtigkeit aufnehmen und Qualitätsverlust erfahren.
- Nachbearbeitung: Schleifen, Grundieren und Lackieren verbessern Funktion und Optik Ihrer Modelle.
