Entflammbarkeit gängiger 3D-Druck-Filamente: PLA, ABS, PETG, TPU im Vergleich

Da 3D-Druck in zahlreichen Branchen und für vielfältige Zwecke eingesetzt wird, wächst der Katalog verfügbarer Thermoplaste stetig. Jedes Material hat Vor- und Nachteile – die richtige Wahl für jedes Objekt ist fast eine Kunst.

Eine Dimension, die bei der Filamentwahl nicht unterschätzt werden sollte, ist die Notwendigkeit (oder Nicht-Notwendigkeit) flammhemmender Eigenschaften. Je nach Produkttyp und Einsatzort kann es entscheidend sein, nur Filamente zu wählen, die nicht in Brand geraten.

Kurz gesagt: Welche Filamente sind entflammbar?

Unter den gängigsten 3D-Druck-Filamenten ist PLA bei weitem am leichtesten entflammbar. Auch ABS-Teile fangen Feuer, wenn sie längeren hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Die am besten flammhemmenden, readily verfügbaren Filamente sind TPU und PETG.

Ist PLA entflammbar?

Polymilchsäure (PLA) ist das am häufigsten verwendete 3D-Druck-Filament. Es ist ein Kunststoffersatz aus fermentierter Pflanzenstärke.

Obwohl es für Hobbyisten ein hervorragender Thermoplast ist, haben seine hohe Entflammbarkeit und die Neigung, bei niedrigen Temperaturen zu brennen, seine industrielle Anwendbarkeit stark eingeschränkt.

Ist es sicher, PLA zu verbrennen?

Beim Verbrennen kann PLA Dämpfe freisetzen, die als VOC (flüchtige organische Verbindungen) bekannt sind. Zwar sind nicht alle VOCs giftig, ihre Einatmung sollte jedoch unbedingt vermieden werden, um gesundheitliche Risiken auszuschließen. Wissenschaftlich belegt ist, dass VOCs Lungenerkrankungen wie Asthma und Bronchitis auslösen können.

Vor dem Verbrennen von PLA sind entsprechende Sicherheitsmaßnahmen erforderlich.

Ist ABS entflammbar?

Bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen ist ABS durchaus entflammbar. Die Temperatur eines gewöhnlichen Holzfeuers reicht aus, um ABS zu entzünden. Wie bei den meisten Thermoplasten schmilzt es zuerst (ca. 210 °C), dann siedet es. Die beim Sieden entstehenden Dämpfe sind es, die in Flammen aufgehen.

Ist es sicher, ABS zu verbrennen?

Da ABS keine Halogene enthält, entstehen bei Verbrennung oder Pyrolyse* normalerweise keine persistenten organischen Schadstoffe. Die schädlichsten Produkte sind Kohlenmonoxid und Blausäure.

Dennoch sind Kohlenmonoxid und Blausäure Verbrennungsprodukte von ABS. Neben ihrer Giftigkeit können sie Erstickung verursachen – das Verbrennen von ABS ist daher sehr unsicher.

*Pyrolyse ist die Zersetzung von Materialien bei erhöhten Temperaturen in inertem Atmosphäre.

Gibt es flammhemmende ABS-Filamente?

Es gibt derzeit zahlreiche ABS-basierte Filamente, deren Rezeptur verschiedene Flammschutzmittel enthält.

Der UL-94-Code ist der US-Flammbarkeitsstandard für Polymere. Veröffentlicht von Underwriters Laboratories, auch bekannt als „Standard for Safety of Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances testing“. Der Standard unterteilt Kunststoffe in sechs Kategorien nach ihrem Brennverhalten in verschiedenen Orientierungen und Wandstärken.

Thermoplaste werden von weniger bis stark flammhemmend in folgende Kategorien eingeteilt: HB, V-2, V-1, V-0, 5VB, 5VA.

Kurz gesagt: Die am wenigsten flammhemmende Kategorie (HB) erlaubt eine Brennrate von 76 mm/min für ein 3 mm dickes horizontales Objekt, während die stärkste Kategorie (5VA) in unter 60 Sekunden selbstverlöschen muss, ohne brennende Tropfen zu bilden und ohne Löcher im Objekt.

Unter Berücksichtigung dieser Kategorien folgt eine Liste flammhemmender ABS-Filamente:

Flammhemmende ABS-Filamente

Durch die Massenverbreitung des 3D-Drucks in den letzten Jahren gibt es eine große Filamentauswahl – darunter ABS-Spulen mit spezifischen flammhemmenden Eigenschaften. Sie kosten das 3- bis 5-Fache einer regulären 1-kg-ABS-Spule, sind aber verfügbar, falls sie für einen bestimmten Druck benötigt werden.

Firewire flammhemmendes ABS

Firewire ABS-FR ist ein hochwertiges UL-94 V-0 ABS für funktionale Prototypen und Serienteile. Die V-0-Kategorie verlangt Selbstverlöschen in unter 10 Sekunden, wobei Tropfen erlaubt sind, die nicht weiterbrennen.

Wie bei den meisten ABS-Filamenten liegt die Extrusionstemperatur bei 220–240 °C; ein beheiztes Bett mit 100–110 °C ist erforderlich.

Dieses ABS riecht beim Drucken deutlich stärker und unangenehmer. Am besten in gut belüfteter Umgebung oder mit HEPA- und Aktivkohlefilter drucken.

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Flame Retardant ABS von Atomic Filament

Dieses Filament besitzt (soweit bekannt) keine UL-940-Zertifizierung, soll aber die Performance eines V-0-Flammschutzes bieten. Es druckt sich im Vergleich zu anderen Filamenten leicht, bei 235–255 °C.

Wiederholt sei gesagt: Auch dieser FR-Thermoplast emittiert starken Chemiegeruch – immer mit ausreichender Belüftung drucken.

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Ist PETG entflammbar?

PETG (Polyethylenterephthalat-Glycol) ist ein weiterer, im 3D-Druck weit verbreiteter Thermoplast. Es ist langlebig und hitzebeständig.

Es ist flammhemmender als sowohl ABS als auch PLA. Der Hauptvorteil: Obwohl es schmilzt, fängt es nicht Feuer.

Ist es sicher, PETG zu verbrennen?

PETG ist sicherer als PLA und ABS, dennoch sind Sicherheitsmaßnahmen beim längeren Drucken geboten (wie bei allen Filamenten).

Drucken in gut belüfteten Räumen, um die Exposition gegenüber schädlichen Emissionen zu minimieren, ist Pflicht. PETG emittiert hohe Raten an Caprolactam – Überexposition kann Augen- und Atemwegsreizungen verursachen. Kurz: Es ist nie sicher, Thermoplaste einschließlich PETG ohne angemessene Vorsichtsmaßnahmen zu verbrennen.

Ist TPU entflammbar?

TPU (Thermoplastisches Polyurethan) ist ein gummiartiges Material, das im 3D-Druck ebenfalls beliebt ist.

Es ist das am wenigsten entflammbare der gängigen, am Markt verfügbaren Thermoplaste. Es fängt gar nicht erst Feuer – natürlich schmilzt und tropft es (sonst wäre 3D-Druck damit unmöglich).

Ist es sicher, TPU zu verbrennen?

TPU ist generell ungiftig und für vielfältige Anwendungen geeignet. Durch seine enorme Flexibilität findet es breite Verwendung in Schläuchen, Medizinprodukten, Sportartikeln, Kabeln, Schuhen und Drähten.

Beim Verbrennen von TPU werden gefährliche Gase freigesetzt, darunter Cyanidverbindungen und andere Schadstoffe. Wie bei allen Thermoplasten ist es unsicher, sich in einem Raum mit einem laufenden 3D-Drucker aufzuhalten, der TPU verarbeitet.

Fazit

Wie besprochen, sollte PLA vermieden werden, wenn Entflammbarkeit ein Hauptkriterium ist. Zwar ist ABS unter bestimmten Bedingungen ebenfalls entflammbar, aber es gibt spezifisch flammhemmende ABS-Varianten – diese sind jedoch deutlich teurer.

Sofern nicht durch andere Faktoren eingeschränkt, sind TPU und PETG die beste Wahl für flammhemmende Thermoplaste. Beachten Sie: TPU ist flexibel, was es als Ersatz für PLA oder ABS ungeeignet macht, wenn Steifigkeit gefordert ist. PETG ist die beste Option – sofern nicht auch UV-Beständigkeit erforderlich ist.

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