Filamentdichte und -länge verstehen für präzisen 3D-Druck

Eine tägliche Frage bei 3D-Drucknutzern: Wie hoch ist die Dichte des Filaments? – um Materialverbrauch und -bedarf für ein Teil zu ermitteln. Die (absolute) Dichte ist eine skalare Größe für Masse pro Volumen. 3D-Druck-Software (Cura, Simplify3D…) gibt die gesamte Filamentlänge für ein Modell aus.

Das Problem: Nicht alle Hersteller nennen die Filamentdichte. Dabei ist sie leicht aus der Filamentlänge der Spule berechenbar. Hier die Herleitung:

ρ: Dichte (g/cm³)

m: Masse (g)

v: Volumen (cm³)

S: Querschnittsfläche (cm²)

l: Länge (cm)

r: Radius (cm)

Alle Variablen bis auf Dichte oder Länge sind bekannt – kennt man eine, lässt sich die andere berechnen. Toleranz ±0,05 mm am Filamentdurchmesser verursacht vernachlässigbaren Rechenfehler.

Kennt man weder Dichte noch Gesamtlänge, lässt sich die Dichte aus einem Filamentstück bestimmen: Masse (Präzisionswaage) und Länge des Stücks messen → Dichte errechnen → auf ganze Spule hochrechnen.

Beispiel: 1 kg PLA, 1,75 mm Durchmesser, 335 m Spulenlänge → Dichte per Formel berechnen (Einheiten beachten).

Umgekehrt: Länge aus Dichte berechnen – Formel nach l auflösen. Beispiel: 500 g ABS, 2,85 mm, Dichte 1,04 g/cm³ → Länge errechnen.

Die Grafik zeigt Dichten gängiger 3D-Druckfilamente: PLA, ABS, HIPS, FilaFlex, PP, PC, PETG, Nylon, Proto-Pasta, Advanced Materials. PP (Polypropylen) hat die geringste Dichte – ideal für Leichtbauteile. Proto-Pasta mit Edelstahlpartikeln hat eine der höchsten Dichten.