Auswahl der richtigen 3D-Druckmaterialien:Ein umfassender Leitfaden

Beim 3D-Druck kommen verschiedenste Materialien zum Einsatz, jedes mit unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungen. Die Wahl des richtigen Materials für den 3D-Druck ist entscheidend, da es sich direkt auf die Qualität, Haltbarkeit und Funktionalität Ihrer gedruckten Objekte auswirkt. Jedes Material hat seine einzigartigen Eigenschaften und Anwendungsfälle, weshalb es wichtig ist, die Stärken und Schwächen jeder Option zu verstehen. 

In diesem Artikel werden die gängigsten und besten Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden, ihre Eigenschaften und ihre Anwendungen besprochen.

Die besten Materialien für den 3D-Druck

Tabelle 1 fasst die Vor- und Nachteile der gängigsten 3D-Druckmaterialien zusammen. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung dieser 3D-Druckmaterialien:

1. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS ist einer der am weitesten verbreiteten Thermoplaste im 3D-Druck, insbesondere in FDM-Prozessen (Fused Deposition Modeling). ABS wird aus erdölbasierten Rohstoffen gewonnen und ist für seine Rolle beim Spritzgießen bekannt. Es wird häufig in Haushalts- und Konsumgütern wie Legosteinen, Schutzhüllen für Mobiltelefone und Fahrradhelmen verwendet. Diese Anwendungen nutzen die bemerkenswerten Eigenschaften von ABS, einschließlich hoher Schlagfestigkeit, guter Zugfestigkeit und mäßiger Hitzebeständigkeit. 

In kommerziellen und industriellen Umgebungen wird ABS aufgrund seiner mechanischen Festigkeit und Kosteneffizienz häufig für funktionale Prototypen und Endverbrauchsteile ausgewählt. Allerdings ist ABS bei Bastlern im Vergleich zu einfacher zu druckenden Alternativen wie PLA oder PETG weniger beliebt. Dies ist hauptsächlich auf die Neigung von ABS zurückzuführen, sich beim Drucken zu verziehen, was normalerweise ein beheiztes Druckbett und eine geschlossene Baukammer erfordert, um die Maßhaltigkeit aufrechtzuerhalten.

ABS zeichnet sich durch seine Erschwinglichkeit und ein beeindruckendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aus. Darüber hinaus ermöglicht es eine unkomplizierte Nachbearbeitung und bietet eine vielfältige Farbpalette. Es ist wichtig zu beachten, dass ABS während des Druckvorgangs riechende und potenziell schädliche flüchtige organische Verbindungen (VOCs) abgibt. Um dies zu mildern, empfiehlt es sich, in gut belüfteten Räumen oder innerhalb eines Gehäuses zu drucken. Außerdem ist es eine kluge Vorsichtsmaßnahme, einen Abstand zum Druckbereich einzuhalten.

Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden „Was ist ABS-Kunststoff?

2. ASA (Acrylstyrol-Acrylnitril)

ASA ist ein technischer Thermoplast, der sowohl im 3D-Druck als auch im Spritzguss allgemein als UV-stabile Alternative zu ABS angesehen wird. Es hat eine ähnliche chemische Struktur wie ABS, ersetzt jedoch die Butadienkomponente durch einen Acrylatkautschuk, wodurch die Beständigkeit gegenüber ultraviolettem Licht, Witterungseinflüssen und Spannungsrissen in der Umgebung erheblich verbessert wird. Daher eignet sich ASA besonders gut für Außenanwendungen, bei denen eine langfristige Sonneneinstrahlung dazu führen würde, dass ABS verblasst oder sich verschlechtert.

ASA bietet eine mit ABS vergleichbare Festigkeit, Schlagfestigkeit und Wärmebeständigkeit. Seine Glasübergangstemperatur liegt typischerweise bei etwa 105 °C. Seine überlegene Farbstabilität unter UV-Einwirkung sowie seine höhere Vergilbungsbeständigkeit machen es jedoch vorteilhaft für Anwendungen, die eine langfristige ästhetische Haltbarkeit erfordern. ASA weist beim 3D-Druck auch eine geringere Tendenz zur Verformung auf, was zu einer gleichmäßigeren Druckqualität beiträgt, insbesondere bei halbgeschlossenen oder gut kalibrierten Desktop-Druckern.

3. PP (Polypropylen)

Polypropylen (PP) ist ein teilkristalliner Thermoplast, der aufgrund seiner hervorragenden Chemikalienbeständigkeit, geringen Feuchtigkeitsaufnahme und hohen Ermüdungsbeständigkeit in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist. Im 3D-Druck wird PP aufgrund seiner Haltbarkeit bei wiederholter Beanspruchung für Anwendungen wie lebende Scharniere und flexible Behälter geschätzt. Es bringt jedoch Probleme beim Drucken mit sich, darunter eine schlechte Haftung auf der Druckoberfläche und eine starke Neigung zum Verziehen. Diese Probleme erfordern oft spezielle Bauplatten oder Klebetechniken. Dennoch bleibt PP eine praktische Wahl für funktionale Prototypen und leichte, chemikalienbeständige Teile.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu PP (Polypropylen).

4. PLA (Polymilchsäure)

PLA (Polymilchsäure) ist das am häufigsten verwendete Filament im Desktop-3D-Druck und wird wegen seiner einfachen Handhabung und geringen Umweltbelastung geschätzt. PLA wird aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr gewonnen und gilt als umweltfreundliches Material. Es ist jedoch industriell kompostierbar und nicht zu Hause biologisch abbaubar und kann in der Regel nur in speziellen Einrichtungen recycelt werden. Mit einer relativ niedrigen Drucktemperatur (190–215 °C), minimalem Verziehen und praktisch keiner Geruchsbildung während der Extrusion ist PLA ideal für visuelle Prototypen, Modelle und Anwendungen mit geringer Belastung. Abhängig von Zusatzstoffen und örtlichen Vorschriften gilt es auch als sicher für begrenzten Lebensmittelkontakt. Allerdings weist PLA Einschränkungen auf – darunter eine geringere Schlagfestigkeit, Sprödigkeit und eine schlechte Hitzebeständigkeit, was es für Funktionsteile ungeeignet macht, die mechanischer Beanspruchung oder Temperaturen über ~60 °C ausgesetzt sind. 

PLA ist in einer Vielzahl von Varianten erhältlich, darunter seidenartige, leichte, recycelte, im Dunkeln leuchtende, farbverändernde, mit Kohlefasern angereicherte, mit Holz gefüllte und mit Metall angereicherte Formulierungen sowie flexible, durchscheinende und Hochtemperatur-PLA-Typen für spezielle Anwendungsfälle. 

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu PLA (Polymilchsäure).

5. Kohlefaser

Kohlenstofffaserverstärkte Filamente sind Verbundwerkstoffe, die durch das Eingießen kurzer Kohlenstofffaserstränge in Standard-Thermoplaste wie PLA, ABS oder PETG entstehen. Diese Verstärkung verbessert die Steifigkeit und Formstabilität erheblich und reduziert gleichzeitig das Gesamtgewicht, wodurch sich diese Filamente ideal für Funktionsteile eignen, die eine hohe Steifigkeit erfordern. Im Gegensatz zu anderen Füllstoffen wie Holz- oder Metallpulvern, die häufig die mechanische Leistung beeinträchtigen, verbessern Kohlefasern tendenziell die strukturellen Eigenschaften. Aufgrund der abrasiven Natur von Kohlefasern können diese Materialien jedoch zu einem beschleunigten Verschleiß an Standard-Messingdüsen führen und das Risiko von Verstopfungen erhöhen. Um Geräteschäden zu vermeiden und die Druckqualität aufrechtzuerhalten, wird empfohlen, beim Drucken mit mit Kohlefasern angereicherten Filamenten Düsen aus gehärtetem Stahl, mit Rubinspitze oder anderen abriebfesten Düsen zu verwenden.

6. Nylon

Polyamid (PA), allgemein als Nylon bezeichnet, ist ein robustes und langlebiges 3D-Druckmaterial, das für seine außergewöhnliche Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Stößen bekannt ist. Es verfügt über eine lobenswerte Zug- und mechanische Festigkeit, was es zu einer bevorzugten Wahl für ein breites Anwendungsspektrum macht.

Nylon wird häufig mit verschiedenen Fasern wie Kohlenstoff, Glas und Kevlar® verstärkt, oder es kann zur besseren Verstärkung mit durchgehenden Kohlenstofffasern eingebettet werden. Seine Verwendung ist in High-End-Engineering-Bereichen weit verbreitet und umfasst die Herstellung von Zahnrädern, Vorrichtungen, Vorrichtungen und Werkzeugen. Darüber hinaus ist Nylon in Pulverform erhältlich, was sein Anwendungsspektrum erweitert.

Nylon lässt sich zwar nicht so einfach bedrucken wie Materialien wie PLA oder PETG, bleibt aber eine brauchbare Wahl. Um effektiv mit Nylon zu arbeiten, ist möglicherweise eine Hochtemperaturdüse erforderlich, die bis zu 300 °C erreichen kann. Darüber hinaus ist eine ordnungsgemäße Lagerung unerlässlich, da Nylon bei Kontakt mit der Luft leicht Feuchtigkeit aufnimmt. Die Aufnahme von Feuchtigkeit kann zu einer Verschlechterung des Materials führen, was zu einer mangelhaften Druckqualität und verringerter Festigkeit führt.

7. HIPS (hochschlagfestes Polystyrol)

Hochschlagfestes Polystyrol (HIPS) ist ein einzigartiges 3D-Druckmaterial, das aus einer Mischung aus Polystyrol-Kunststoff und Polybutadien-Kautschuk besteht. Durch diese Kombination entsteht ein Material, das sich durch seine Robustheit und Flexibilität auszeichnet.

Während HIPS Ähnlichkeiten mit ABS aufweist, zeichnet es sich durch seine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegenüber starken Aufprallkräften aus. Darüber hinaus bietet es Vielseitigkeit durch einfache Lackierbarkeit, Bearbeitungsmöglichkeiten und Kompatibilität mit einer breiten Palette von Klebstoffen. HIPS verfügt außerdem über einen FDA-Konformitätsstatus für Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung.

Im 3D-Druck wird HIPS hauptsächlich als Trägermaterial verwendet. Sein Hauptvorteil liegt in seiner Löslichkeit in Limonenlösung, wodurch arbeitsintensive Entfernungsmethoden wie Schleifmittel oder Schneidwerkzeuge überflüssig werden. Diese Eigenschaft vereinfacht den Druckvorgang. Darüber hinaus kann HIPS geglättet werden, um glänzende Oberflächen zu erzielen, was bei PLA oft eine Herausforderung darstellt. Es ist erwähnenswert, dass Limonen zwar eine leicht zugängliche Lösung ist, die aus Zitronenschalen gewonnen wird, jedoch nachteilige Auswirkungen auf andere 3D-Druckmaterialien als HIPS haben kann.

8. Polycarbonat

Polycarbonat-Filament, oft auch als PC bezeichnet, ist ein transparentes und langlebiges Material, das sich aufgrund seiner außergewöhnlich hohen Übergangstemperatur (ca. 150 °C) gut für Hochtemperaturanwendungen eignet. PC weist eine natürliche Flexibilität auf und eignet sich daher für verschiedene Situationen, auch wenn das gedruckte Objekt erheblich beansprucht wird.

Dennoch ist es wichtig zu beachten, dass PC-Filament dazu neigt, Feuchtigkeit aus seiner Umgebung aufzunehmen. Diese Feuchtigkeitsaufnahme kann beim Drucken zu Problemen wie Verzug oder Schichttrennung führen. Um diese Herausforderungen zu mildern, empfiehlt es sich, PC-Filament nach Möglichkeit in einem luftdichten Behälter aufzubewahren. Darüber hinaus ist der Einsatz von Hitzeschutzmaßnahmen bei der Arbeit mit dem PC aufgrund der erforderlichen hohen Drucktemperaturen unerlässlich.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu PC (Polycarbonat).

9. PVA (Polyvinylalkohol)

Polyvinylalkohol (PVA) ist ein wasserlöslicher Thermoplast, der hauptsächlich als Trägermaterial im Dual-Extrusions-3D-Druck verwendet wird, insbesondere mit PLA und anderen Niedertemperaturfilamenten. Im Gegensatz zu HIPS, das Limonen zum Auflösen benötigt, löst sich PVA vollständig in warmem Wasser auf, was die Nachbearbeitung vereinfacht und den Bedarf an aggressiven Chemikalien reduziert. Aufgrund seiner weichen und biologisch abbaubaren Beschaffenheit ist PVA nicht für eigenständige Funktionsteile geeignet. Es ist jedoch ideal für komplexe Geometrien mit inneren Hohlräumen oder Überhängen, die abnehmbare Stützen erfordern. 

Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass es dazu neigt, die Düsen zu verstopfen, wenn es ohne Extrusion erhitzt wird, und es ist stark hygroskopisch, was bedeutet, dass es in einer trockenen, luftdichten Umgebung gelagert werden muss, um eine Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden, die die Druckqualität beeinträchtigen kann.

10. Harze

Harz ist ein vielseitiges Material im 3D-Druck. Es umfasst verschiedene Technologien wie Stereolithographie (SLA), digitale Lichtverarbeitung (DLP) und Flüssigkristallanzeige (LCD) bei der Küpenpolymerisation sowie Materialstrahlverfahren wie PolyJet. Harz eignet sich hervorragend für hochdetaillierte Drucke und ist häufig stark genug für die Nachbearbeitung nach dem Druck.

Hochtemperaturharze sind kostengünstig für die Herstellung von Spritzgussformen für kleine Prototypen. Standardharze eignen sich für Anwendungen wie Konzept- und Funktionsmodelle. Schnellharze, auch „Raftharz“ genannt, härten schnell aus und verhindern eine Verformung des Teils. Zähe Harze imitieren ABS und eignen sich ideal für Funktionsteile. Mit Wasser abwaschbare Harze vereinfachen die Reinigung mit Wasser anstelle von Alkohol. Flexible Harze bieten eine ähnliche Elastizität wie TPU für Anwendungen, die eine hohe Flexibilität erfordern. Für pflanzliche Harze werden umweltfreundliche Quellen wie Sojabohnen verwendet. Gieß- und Wachsharze erleichtern die Schmuckherstellung durch die Herstellung von Wachsformen. Transparente/klare Harze erfordern zwar eine Nachbearbeitung, sind aber für medizinische und Modellbauanwendungen geeignet. Im Dunkeln leuchtendes Harz erzeugt leuchtende Modelle, und biokompatible und zahnmedizinische Harze erfüllen medizinische und zahnmedizinische Anforderungen, aber die Einhaltung unterschiedlicher Vorschriften ist für medizinische Anwendungen unerlässlich.

11. Nitinol

Nitinol ist eine Nickel-Titan-Legierung, die vor allem für ihre einzigartige Kombination aus Formgedächtnis und superelastischen Eigenschaften bekannt ist und sie zu einem wertvollen Material in medizinischen Geräten wie Stents, Führungsdrähten und kieferorthopädischen Komponenten macht. Je nach Anwendung kann es erhebliche Verformungen wie Biegen oder Verdrehen erfahren und bei Hitzeeinwirkung oder Entlastung dennoch in seine ursprüngliche Form zurückkehren. Dieses Verhalten ist auf eine reversible Phasenumwandlung zwischen Austenit- und Martensitkristallstrukturen zurückzuführen. Nitinol ist zwar nicht das stärkste Material allein im Hinblick auf die Zugfestigkeit, ist aber für seine Fähigkeit bekannt, extremer Biegung ohne bleibende Verformung oder Brüche standzuhalten, was es für den Einsatz in Anwendungen zeichnet, die sowohl Haltbarkeit als auch Flexibilität erfordern.

12. Flexible Filamente

TPEs oder thermoplastische Elastomere gehören zu einer Klasse von Materialien, die Kunststoff- und Gummieigenschaften vereinen. Bemerkenswerte Beispiele sind unter anderem TPU (thermoplastisches Polyurethan) und TPC (thermoplastischer Copolyester). Diese Kunststoffe weisen eine bemerkenswerte Weichheit und Flexibilität auf. Dies macht sie in der additiven Fertigung immer beliebter, um verformbare Teile herzustellen, die gedehnt oder gebogen werden können, ohne ihre Form zu verlieren. Insbesondere TPUs bieten eine außergewöhnliche Haltbarkeit und zeichnen sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen Abrieb, Öle, Chemikalien und extreme Temperaturen aus und übertreffen damit TPE-Filamente. Andererseits zeichnet sich TPC durch seine Hochtemperaturbeständigkeit und hervorragende UV-Beständigkeit aus und findet wertvolle Anwendungen im biomedizinischen Bereich, in der tragbaren Technologie und in medizinischen Geräten. TPEs sind auch in Pulver- und Harzform erhältlich.

Obwohl diese Materialien vielseitig einsetzbar sind, erfordert das Erreichen erfolgreicher 3D-Drucke eine präzise Kontrolle über den Druckprozess, einschließlich der Verwendung von richtig getrocknetem Filament, geeigneter Bettheizung, Düsentemperaturen und Druckgeschwindigkeiten.

13. Holz

Holz-3D-Filament ist ein Verbundmaterial, das typischerweise aus mit Holzfasern angereichertem PLA besteht. Heutzutage ist eine große Auswahl an Holz-PLA-Filamenten für 3D-Drucker erhältlich, darunter Kiefer, Zeder, Birke, Ebenholz, Weide, Kirsche, Bambus, Kork, Kokosnuss und Olive. Die Verwendung holzbasierter Filamente bringt jedoch Kompromisse mit sich. Obwohl es ästhetisch und haptisch ansprechend ist, büßt es im Vergleich zu anderen Materialien an Flexibilität und Festigkeit ein. Darüber hinaus kann holzgefülltes Filament den Verschleiß der Düse Ihres 3D-Druckers beschleunigen. Seien Sie daher bei der Verwendung vorsichtig. Es ist wichtig, die Drucktemperatur zu kontrollieren, da übermäßige Hitze zu einem verbrannten oder karamellisierten Aussehen führen kann. Dennoch können Sie das endgültige Aussehen Ihrer Holzkreationen durch Nachbearbeitungstechniken wie Schneiden, Schleifen oder Malen verbessern.

Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu holzbasierten Filamenten.

14. Metall

Metall ist eine der am schnellsten wachsenden Materialkategorien in der additiven Fertigung, insbesondere in Industrie- und Hochleistungsanwendungen. Die Verarbeitung erfolgt hauptsächlich durch direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS) und selektives Laserschmelzen (SLM). Auch die Metallschmelzfilamentherstellung (allgemein als Metall-FDM bezeichnet) wird verwendet, typischerweise für die Prototypenherstellung oder die Kleinserienproduktion, obwohl sie einen sekundären Entbinderungs- und Sinterschritt umfasst.

DMLS und SLM sind in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizinbranche weit verbreitet, da sie komplexe, hochfeste Metallteile mit kürzeren Vorlaufzeiten und weniger Materialabfall als herkömmliche Bearbeitungs- oder Gussverfahren herstellen können. Im Gegensatz zum Gießen, das Formen und mehrere Schritte erfordert, können beim 3D-Metalldruck nahezu endkonturnahe Komponenten direkt aus CAD-Modellen hergestellt werden, wodurch sowohl Werkzeugkosten als auch Montagekomplexität reduziert werden.

Bei DMLS und SLM wird Metallpulver Schicht für Schicht selektiv geschmolzen oder gesintert, was eine präzise Kontrolle über innere Strukturen und Geometrie ermöglicht. Zu den gängigen Materialien, die bei der additiven Fertigung von Metallen verwendet werden, gehören Titan, Edelstahl, Aluminium, Werkzeugstähle, Bronze und Superlegierungen auf Nickelbasis. Diese Materialien unterstützen ein breites Anwendungsspektrum, von funktionalen Prototypen bis hin zu Endverbrauchsteilen in der Luft- und Raumfahrt, medizinischen Implantaten und industriellen Werkzeugen.

15. PET- und PETG-Filamente

PETG ist ein Filament, das aus Polyethylenterephthalat (PET) gewonnen wird, dem gleichen Material, das auch in Plastikwasserflaschen vorkommt. Allerdings ist in PETG ein Teil des Ethylenglykols durch CHDM (Cyclohexandimethanol) ersetzt, was durch das „G“ im Namen gekennzeichnet ist, das für „glycol-modified“ steht. Diese Modifikation ergibt ein Filament, das im Vergleich zu seinem unmodifizierten PET-Gegenstück eine größere Klarheit, eine geringere Sprödigkeit und eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit aufweist.

PETG ist eine geeignete Alternative zu ABS und bietet hitzebeständige Eigenschaften, ohne dass giftige Dämpfe entstehen. Es ist auch wegen seiner Lebensmittelechtheit beliebt. Darüber hinaus kann PETG ähnlich wie PLA durch Schleifen nachbearbeitet werden. Während die meisten mit PLA kompatiblen FDM-Drucker auch PETG verarbeiten können, ist für optimale Ergebnisse möglicherweise mehr Kalibrierung und Aufwand erforderlich.

Zu den Vorteilen von PETG gehören die einfache Bedruckbarkeit im Vergleich zu ABS, die Fähigkeit, eine glatte Oberfläche beizubehalten, und praktische Lagereigenschaften. Es bringt jedoch gewisse Nachteile mit sich, beispielsweise die Notwendigkeit hoher Drucktemperaturen, die im Laufe der Zeit zu einem Verschleiß der Druckerkomponenten führen können. Während PETG aufgrund seiner hohen Klebrigkeit möglicherweise nicht besonders gut zur Brückenbildung geeignet ist, führt diese Eigenschaft zu einer hervorragenden Schichthaftung. Es ist erwähnenswert, dass PETG hygroskopischer ist als PLA, wodurch es anfällig für Probleme wie starke Fädenbildung und Feuchtigkeitsaufnahme aus der Luft ist, wenn es der Luft ausgesetzt bleibt.

16. Graphit und Graphen

Graphen und Graphit sind neue Materialien im 3D-Druck, die wegen ihrer einzigartigen elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften geschätzt werden. Graphen – eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind – zeichnet sich besonders durch seine außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit, mechanische Festigkeit und leichte Struktur aus. Beim 3D-Druck wird Graphen häufig als Füllmaterial in Polymerverbundwerkstoffen verwendet, um die Leitfähigkeit und Festigkeit zu verbessern, und nicht als eigenständiges druckbares Material. 

Diese mit Graphen verstärkten Filamente eignen sich zur Herstellung flexibler elektronischer Komponenten wie Berührungssensoren und EMI-Abschirmungsteile. Graphen wird auch in fortschrittlichen Anwendungen wie Energiespeichergeräten, Solarzellen und Strukturverbundwerkstoffen erforscht. Auch wenn sich Graphen noch im Anfangsstadium der Kommerzialisierung befindet, macht es seine Kombination aus Flexibilität, Festigkeit und Leitfähigkeit zu einem vielversprechenden Zusatzstoff im Funktions- und Multimaterialdruck.

Warum Sie die beim 3D-Druck verwendeten Materialien kennen sollten

Die Kenntnis der verschiedenen Materialoptionen im 3D-Druck ermöglicht es Benutzern, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, welches Material für verschiedene Anwendungen am besten geeignet ist. Dadurch wird auch sichergestellt, dass das gedruckte Objekt den Standards und funktionalen Anforderungen entspricht. Zweitens hilft es Benutzern, kosteneffiziente Entscheidungen zu treffen und ihre Druckprozesse und Budgets zu optimieren. Drittens fördert das Bewusstsein für die Umweltauswirkungen verschiedener Materialien nachhaltige und umweltfreundliche Druckpraktiken. Darüber hinaus sorgt die Kenntnis der Materialkompatibilität mit bestimmten 3D-Druckern für einen reibungslosen Druckprozess und minimiert Geräteschäden. Darüber hinaus ist in Branchen wie dem Gesundheitswesen und der Luft- und Raumfahrt die Einhaltung strenger Materialvorschriften von entscheidender Bedeutung, um rechtliche und sicherheitsrelevante Probleme zu vermeiden.  

Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel zum Leitfaden zum 3D-Druck.

Welche Materialien werden am häufigsten im 3D-Druck verwendet?

PLA (Polymilchsäure) ist der beliebteste 3D-Druck-Kunststoff für nicht-industrielle Zwecke, während Nylon der am häufigsten verwendete Kunststoff für industrielle Anwendungen ist.

Die Auswahl des Materials für ein 3D-gedrucktes Bauteil hängt weitgehend vom beabsichtigten Zweck ab, wobei entscheidende Eigenschaften auf die spezifische Anwendung zugeschnitten sind. Hier sind einige grundlegende Eigenschaften, die für den allgemeinen 3D-Druck unerlässlich sind:

1. Dehnung
2. Schmelztemperatur
3. Wärmeformbeständigkeitstemperatur
4. Schlagfestigkeit
5. Biegefestigkeit
6. Zugfestigkeit
7. Härte

Die besten Materialien für den Stereolithographie (SLA) 3D-Druck

Der SLA-3D-Druck zeichnet sich durch außergewöhnliche Vielseitigkeit aus. Es eignet sich für eine Vielzahl von Harzformulierungen mit umfangreichen optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften, die mit Standard-, technischen und industriellen Thermoplasten übereinstimmen können. Zu den gängigen Harzen, die im 3D-Druck verwendet werden, gehören:

1. Standardharz
2. Klares Harz
3. Entwurfsharz
4. Zähes und langlebiges Harz
5. Festes Harz
6. Polyurethanharz
7. Flexibles und elastisches Harz
8. Medizinisches und zahnmedizinisches Harz
9. ESD-Harz (elektrostatische Entladung)
10. Flammhemmendes Harz
11. Keramikharz

Die besten Materialien für den 3D-Druck mit selektivem Lasersintern (SLS)

Während SLS im Vergleich zu FDM und SLA über eine eingeschränktere Materialauswahl verfügt, weisen die verfügbaren Materialien hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Zu den Materialien, die mit dem SLS-3D-Druck gedruckt werden können, gehören:

1. Nylon und Verbundwerkstoffe
2. TPU

Die besten Materialien für den 3D-Druck mit Fused Deposition Modeling (FDM)

Die Hauptmaterialien für den FDM-3D-Druck sind ABS und PLA, wobei verschiedene Kombinationen verfügbar sind. Fortschrittliche FDM-Drucker können auch spezielle Materialien verarbeiten, die für verbesserte Eigenschaften wie erhöhte Hitzetoleranz, Schlagfestigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit und Steifigkeit bekannt sind. Zu den anderen Materialien, die für den FDM-3D-Druck verwendet werden können, gehören:

1. PETG
2. Nylon
3. TPU
4. PVA
5. HÜFTEN
6. Verbundwerkstoffe (z. B. Glasfaser, Kohlefaser, Kevlar®)

Die besten Materialien für den Digital Light Process (DLP) 3D-Druck

3D-Drucker mit digitaler Lichtverarbeitung (DLP) arbeiten typischerweise mit Photopolymerharzen. Diese Harze wurden speziell für den Einsatz in der DLP-Technologie entwickelt und sind so konzipiert, dass sie bei Einwirkung von UV-Licht aushärten oder sich verfestigen. Zu den gängigen Arten von DLP-Harzmaterialien gehören:

1. Standardharze
2. Technische Harze
3. Zahnharze
4. Schmuckharze
5. Gießbare Harze
6. Flexible Harze

Die besten Materialien für den Multi Jet Fusion (MJF) 3D-Druck

Der Multi Jet Fusion (MJF) 3D-Druck war ursprünglich auf Nylon-PA-12-Pulver beschränkt, das aufgrund seiner ausgewogenen mechanischen Eigenschaften und Wiederverwendbarkeit nach wie vor das am häufigsten verwendete Material ist. Allerdings hat sich das Materialportfolio durch Industriepartnerschaften und kontinuierliche Weiterentwicklung deutlich erweitert. Zu den MJF-kompatiblen Materialien gehören:

1. Estane 3D TPU – M95A von Lubrizol
2. Estane 3D TPU M88A
3. Hohe Wiederverwendbarkeit (HR) PA 12 Nylon
4. HR PA 11
5. HR PA 12 Glasperlen (GB)
6. HR PA 12 W (weiß)
7. HR PP ermöglicht durch BASF Production
8. TPA von Evonik/HP
9. Ultrasint® TPU01 von BASF

Die besten Materialien für den 3D-Druck mit direktem Metall-Laser-Sintern (DMLS)

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) ist eine Metall-3D-Drucktechnologie, die pulverförmige Metallmaterialien verwendet. DMLS eignet sich zur Herstellung starker, komplexer Metallbauteile. Zu den gängigen Materialien für DMLS gehören:

1. Edelstahl
2. Aluminium
3. Titan
4. Kobalt-Chrom
5. Inconel®

Die besten Materialien für den PolyJet 3D-Druck

PolyJet ist eine 3D-Drucktechnologie, die einen tintenstrahlähnlichen Prozess nutzt, um hochdetaillierte und präzise 3D-Objekte zu erstellen. Dabei werden winzige Tröpfchen aus Photopolymerharz Schicht für Schicht auf eine Bauplattform gespritzt, die dann mit UV-Licht ausgehärtet werden, um sich zu verfestigen. Hier ist eine Liste der Materialien, die mit PolyJet 3D-Druck gedruckt werden können:

1. Digitale Materialien
2. Digitaler ABS-Kunststoff
3. Gummiähnliche Materialien
4. Hochtemperaturmaterialien
5. Transparente Materialien
6. Starre undurchsichtige Materialien
7. Simulierte Polypropylenmaterialien
8. Biokompatible Materialien

Die besten Materialien für den 3D-Druck durch Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

Der 3D-Druck mittels Elektronenstrahlschmelzen (EBM) ist aufgrund der Verwendung eines hochenergetischen Elektronenstrahls in einer Vakuumumgebung auf eine ausgewählte Gruppe elektrisch leitfähiger Metalle beschränkt. Zu den am häufigsten verwendeten Materialien gehören Titanlegierungen (insbesondere Ti-6Al-4V), Kobalt-Chrom-Legierungen und Superlegierungen auf Nickelbasis wie Inconel® 718. Diese Metalle werden wegen ihrer Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Eignung für Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Industrieanwendungen geschätzt. Obwohl einige Stahlpulver erforscht wurden, ist ihre Verwendung weniger verbreitet. Nichtmetallische Materialien wie Polymere und Keramik sind mit EBM nicht kompatibel, da sie weder Elektrizität leiten noch den Vakuumverarbeitungsbedingungen standhalten können.

Materialien, die zu Hause in 3D gedruckt werden können

Hier ist eine Liste einiger Materialien, die erfolgreich in einer häuslichen Umgebung gedruckt wurden:

1. PLA
2. ABS
3. PVA
4. Nylon
5. Polycarbonat
6. Ethylen
7. Holzfilament
8. Druckpasten (z. B. Zucker, Schokolade, Silikon, Wachs und Ton)

Materialien, die nicht 3D-gedruckt werden können

Die Liste der Materialien, die nicht 3D-gedruckt werden können, umfasst:

1. Brennbare Materialien
2. Stein oder andere harte Naturmaterialien
3. Stoff/Stoffe
4. Flüssigkeiten (außer Harz) und Gase

So wählen Sie das beste 3D-Druckmaterial aus

Um das richtige Material auszuwählen, ist es entscheidend, die Anwendung zu definieren. Nachfolgend finden Sie eine Liste allgemeiner Regeln, die Sie bei der Auswahl des besten 3D-Druckmaterials beachten sollten:

1. Wenn eine hohe Festigkeit erforderlich ist, kann ein mit Polycarbonat oder Kohlefasern gefülltes Material ideal sein.
2. Wenn eine einfache Vorrichtung erforderlich ist, ist ein günstigeres Material wie PLA möglicherweise besser geeignet.
3. Wenn es sich bei der Anwendung um eine sicherheitskritische Komponente handelt, ist es immer am sichersten, sich sowohl an den Maschinenlieferanten als auch an den Materiallieferanten zu wenden, um zu verstehen, wie sich ein bestimmtes Material verhält.

Wie Xometry helfen kann

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Urheber- und Markenhinweise

1. Kevlar® ist eine Marke von E. I. DuPont de Nemours and Company.
2. Inconel® ist eine eingetragene Marke der Special Metals Corporation.
3. Ultrasint® ist eine eingetragene Marke der BASF-Gruppe

Haftungsausschluss

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Dean McClements

Dean McClements hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau mit Auszeichnung und über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Fertigungsindustrie. Sein beruflicher Werdegang umfasst wichtige Positionen bei führenden Unternehmen wie Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace und Hyster-Yale, wo er ein tiefes Verständnis für technische Prozesse und Innovationen entwickelte.

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