Leitfaden für 3D-Druckerfilamente:Arten, Materialien und praktische Anwendungen

3D-Druckfilament ist ein thermoplastischer Draht, der einem Fused Deposition Modeling 3D-Drucker zugeführt wird. Zwei der beliebten Filamente, PLA und ABS, wurden bereits 1930 bzw. 1940 in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Im Jahr 1981 wurden duroplastische Polymere als Filamente für 3D-Drucker verwendet. Als FDM (Fused Deposition Modeling) 1988 erfunden wurde, war das traditionelle Kunststofffilament bereits im Einsatz. 

Filamente für 3D-Drucker gibt es in verschiedenen Materialien wie Seide, Holz, Bronze, Gold und Kohlenstoff. Diese Filamente sind in den Stärken 1,75 mm und 3 mm erhältlich und werden auf Spulen verkauft. Die Kosten für Filamente können je nach Typ, Qualität, Marke und Eigenschaften zwischen 10 und 120 US-Dollar oder mehr liegen.

In diesem Artikel werden die Filamenttypen, Materialien und Verwendungsmöglichkeiten von 3D-Druckern erläutert.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden „Alles, was Sie über den 3D-Druck wissen müssen“.

Welche Arten von 3D-Druckerfilamenten gibt es?

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von 3D-Druckerfilamenten aufgeführt:

1. Standard-Kunststofffilamente: Häufig verwendete 3D-Druckfilamente sind ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polymilchsäure). PLA ist für seine Schlagfestigkeit bekannt, während ABS robuster und leichter ist. 
2. Andere thermoplastische Filamente: Dazu gehören Nylon (Polyamid), PET (Polyethylenterephthalat), PVA (Polyvinylalkohol), ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) und HIPS (hochschlagfestes Polystyrol). Die Anwendung dieser Filamente unterscheidet sich je nach ihren Eigenschaften. Beispielsweise werden HIPS und PVA aufgrund ihrer Löslichkeitseigenschaften häufig als Trägermaterialien für Dual-Extrusionsdrucker verwendet.  
3. Flexible Filamente: Hierbei handelt es sich um Filamente mit einer Mischung aus Gummi- und starren Kunststoffeigenschaften. Beispiele hierfür sind TPE (thermoplastisches Elastomer), TPU (thermoplastisches Polyurethan) und Amphora-Filament. Sowohl TPE als auch TPU sind beliebte Optionen für Designs, die Flexibilität erfordern. 
4. Exotische Filamente: Diese nutzen ein Grundmaterial wie PLA und veredeln es mit speziellen Zusatzstoffen, um zusätzliche Funktionen zu erfüllen. Beispiele hierfür sind Sandstein, Holz, Seide, Metall und magnetische Filamente. Die Anwendung der verschiedenen Filamente hängt vom gewünschten Finish des Endprodukts ab. Beispielsweise ist bei Seidenfilamenten das Aussehen einer seidenähnlichen Oberfläche erwünscht. 

Welche Materialien werden für 3D-Druckerfilamente verwendet?

3D-Druckfilamente gibt es in verschiedenen Materialien wie Thermoplasten, Seide, Kohlefaser, Metall, Holz, Keramik und Sandstein. Die Auswahl der Materialien richtet sich nach der Anwendung und den gewünschten Eigenschaften des fertigen Drucks.  Gängige Materialoptionen werden unten angezeigt.

1. Polymilchsäure

PLA ist ein thermoplastisches Filament, das aus erneuerbaren Quellen wie Maisstärke und Zuckerrohr gewonnen wird. PLA hat ähnliche Eigenschaften wie Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) oder Polyethylen (PE). Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel „Was ist PLA?“.

2. Acrylnitril

Acrylnitril ist eine chemische Verbindung, die zur Herstellung von ABS und ASA verwendet wird. ABS zeichnet sich durch eine gute Schlagfestigkeit und Abriebfestigkeit aus. ASA wurde für extremere Wetterbedingungen und Außenanwendungen entwickelt. 

3. Polyethylenterephthalat-Glykol

PETG ist ein thermoplastischer Polyester mit ausgezeichneter Haltbarkeit und chemischer Beständigkeit. Es handelt sich um eine weiterentwickelte Form der PET. Das „G“ steht für Glykol, das hinzugefügt wird, um einige zusätzliche Eigenschaften zu bieten. PETG bietet eine bessere Festigkeit und Haltbarkeit, ist im Vergleich zu PET schlagfester und besser für hohe Temperaturen geeignet. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu PETG-Eigenschaften.

4. Thermoplastisches Polyurethan

TPU ist Polyurethan-Kunststoff und eine Untergruppe von TPE. Im Vergleich zu TPE ist TPU robuster und steifer und eignet sich daher gut für schwerere, robustere und langlebigere Prototypen.

5. Exotische Filamente

Exotische 3D-Druckfilamente sind Verbundfilamente, deren Grundmaterial mit Zusatzstoffen angereichert ist. Dies bietet besondere mechanische Eigenschaften und Oberflächen. 

Was sind die besten Materialien für 3D-Druckerfilamente?

Die besten Materialien für 3D-Druckerfilamente variieren je nach Anwendung und gewünschten Eigenschaften. Tabelle 1 vergleicht die verschiedenen Filamente und ihre Eigenschaften:

Tabelle 1. Vergleich der 3D-Druckerfilamente

Filament Preis (pro kg) Haltbarkeit Flexibilität Stärke Lebensmittelecht

Filament

ABS

Preis (pro kg)

10 $ 

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Mittel

Stärke

Mittel 

Lebensmittelecht

Nein

Filament

PLA

Preis (pro kg)

15 $

Haltbarkeit

Mittel 

Flexibilität

Niedrig

Stärke

Mittel

Lebensmittelecht

Ja

Filament

Nylon

Preis (pro kg)

50 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Hoch

Stärke

Hoch

Lebensmittelecht

Ja

Filament

PETG

Preis (pro kg)

15 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Hoch

Stärke

Mittel

Lebensmittelecht

Ja

Filament

PVA

Preis (pro kg)

40 $

Haltbarkeit

Mittel

Flexibilität

Niedrig

Stärke

Hoch

Lebensmittelecht

Ja

Filament

ASA

Preis (pro kg)

30 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Niedrig 

Stärke

Mittel

Lebensmittelecht

Nein

Filament

PC

Preis (pro kg)

30 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Mittelhoch

Stärke

Hoch

Lebensmittelecht

Nein

Filament

TPE

Preis (pro kg)

40 $

Haltbarkeit

Mäßig

Flexibilität

Hoch

Stärke

Niedrig

Lebensmittelecht

Ja

Filament

TPU

Preis (pro kg)

45 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Mittelhoch

Stärke

Mittelhoch

Lebensmittelecht

Ja

Filament

Sandstein

Preis (pro kg)

30 $

Haltbarkeit

Niedrig

Flexibilität

Niedrig

Stärke

Niedrig

Lebensmittelecht

Nein

Filament

Holz

Preis (pro kg)

25 $

Haltbarkeit

Mittel

Flexibilität

Mittel

Stärke

Mittel

Lebensmittelecht

Nein

Filament

HÜFTEN

Preis (pro kg)

20 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Mittel

Stärke

Niedrig

Lebensmittelecht

Ja

Filament

Kohlefaser 

Preis (pro kg)

30 $

Haltbarkeit

Hoch

Flexibilität

Niedrig

Stärke

Mittel

Lebensmittelecht

Nein

ABS und PLA sind zwei der kostengünstigsten Filamentoptionen, die Preise beginnen bei 10 bzw. 15 US-Dollar. Die meisten Verbundfilamente verwenden PLA als Basismaterial und übernehmen dessen Eigenschaften mit einigen Zusatzstoffen zur Verbesserung. Dies führt zu Verbundwerkstoffen mit mittlerer bis geringer Haltbarkeit, Flexibilität und Festigkeit. Eine Ausnahme bilden jedoch HIPS und Kohlefaser, da beide eine hohe Haltbarkeit aufweisen. 

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu den besten Materialien für den 3D-Druck.

Welche Faktoren beeinflussen die Stärke des 3D-Drucker-Filaments?

Die Faktoren, die die Stärke eines 3D-Druckerfilaments beeinflussen, sind:

1. Zugfestigkeit: Für Teile, die Zugfestigkeit benötigen, um den auf das Objekt einwirkenden Kräften standzuhalten, sind sowohl PETG als auch PC günstige Optionen. PETG hat eine starke Bindung zwischen den Schichten.
2. Schlagfestigkeit: Zu den stärksten 3D-Drucker-Filamenten in Bezug auf Schlagfestigkeit gehören ABS, PETG, PC und TPU.
3. Reißfestigkeit: Für Teile, die eine hohe Reißfestigkeit erfordern, ist TPU-Filament eine gute Option.

Was ist das stärkste 3D-Drucker-Filament?

Polycarbonat ist das stärkste Filament für 3D-Drucker. Es hat eine Zugfestigkeit von 70 MPa und verfügt über eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit.

Wartung des 3D-Drucker-Filaments

Die Wartung von 3D-Druckerfilamenten hängt von der Lagerung ab. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der geeigneten Lagerlösung das Klima, die Haltbarkeit und die Umgebung, in der das Filament verwendet wird. PLA hat beispielsweise eine Haltbarkeit von 2–3 Jahren. Zur typischen Wartung gehört die Lagerung von PLA an einem kühlen, trockenen und dunklen Ort (feuchtigkeitsfreie Lagerung). Nach zwei Jahren kann sich die Druckqualität verschlechtern und das Filament muss möglicherweise ausgetauscht werden.

Welche Faktoren beeinflussen die Haltbarkeit von 3D-gedruckten Produkten?

Die folgenden Faktoren beeinflussen die Haltbarkeit von 3D-Druckerfilamenten:

1. Schichtdicke: Die Schichtdicke eines gedruckten Objekts beeinflusst, wie stark das Objekt im Rahmen seiner Materialeigenschaften ist. 
2. Materialqualität: Hochwertige Materialien sind in der Regel leistungsfähiger und langlebiger.
3. Angemessene Temperatur: Verschiedene 3D-Druckfilamente weisen unterschiedliche Temperaturempfindlichkeiten auf. Beachten Sie den angegebenen Temperaturbereich des Filaments, um sicherzustellen, dass es den Temperaturbedingungen entspricht, die bei der Herstellung des Endprodukts herrschen.  
4. Rückzug: Wenn der Rückzug zu hoch ist, entstehen kleine Lücken oder Klumpen, die durch Lufteinschlüsse im Druckkopf verursacht werden. Wenn sich der Drucker nicht weit genug zurückzieht, kommt es beim Bewegen der Düse zu sichtbarem Auslaufen. Das Filament zieht sich zwischen den Merkmalen hin und her, da die Düse die Extrusion des Materials nicht stoppt, bevor sie sich bewegt. 
5. Teileausrichtung: 3D-gedruckte Teile sind in Ebenen parallel zum Druckbett am stärksten und in der Baurichtung von Natur aus schwächer.
6. Füllung und Umfang: Die Erhöhung der Fülldichte eines gedruckten Teils erhöht die Steifigkeit des Teils und verhindert, dass es sich verformt.

Wozu dient 3D-Drucker-Filament?

Nachfolgend sind einige Anwendungsfälle für mit 3D-Druckerfilamenten gedruckte Drucke aufgeführt:

1. Medizin: Wird als medizinische Naht, Implantate, medizinische Geräte und Prothesen verwendet. 
2. Industrie: Wird zum Drucken von Funktionsteilen oder Prototypen, kundenspezifischen Werkzeugen und Formen für den Spritzguss verwendet.  
3. Sport: Wird zum Bedrucken von Griffen für Hockeyschläger, Helme und Sohlen von Sportschuhen verwendet.  
4. Automobilindustrie: Wird in Prototypen von Autoteilen verwendet, einschließlich Innenelementen, Armaturenbrettern und maßstabsgetreuen Modellen eines Autos.  

Was sind die Vorteile von 3D-Drucker-Filament?

3D-Drucker-Filament bietet einige Vorteile, darunter:

• Erschwinglichkeit und eine große Auswahl an Materialien und Eigenschaften.
• Ermöglicht einzigartige Eigenschaften und Oberflächen, die dem „Original“ ähneln. Beispielsweise erzeugen Seidenfäden die Illusion einer seidenähnlichen Oberfläche. 
• Starke und langlebige Drucke können durch die Verstärkung von normalem PLA oder ABS mit Verbundmaterialien wie Glasfaser oder Kohlefaser erstellt werden.
• Drucker, die 3D-Druckfilamente verwenden, haben normalerweise ein großes Bauvolumen.

Im Vergleich zu 3D-Druckern aus Harz verfügen Maschinen, die 3D-Druckerfilamente verwenden, über ein größeres Bauvolumen und können daher zum Drucken größerer Produkte verwendet werden.  

Was sind die Nachteile von 3D-Drucker-Filament?

Einige Nachteile von 3D-Druckerfilamenten sind:

• Filamentdrucke haben eine geringere Auflösung und Qualität  
• Filamente sind nicht besonders gut darin, komplizierte Details und Muster zu reproduzieren.

Im Vergleich zu seinem Gegenstück zum Harzdruck bietet Filament eine geringere Auflösung und Qualität. Harzdrucke bieten auch bessere Oberflächengüten. 

Wo man ein 3D-Drucker-Filament kaufen kann

3D-Drucker-Filament kann gekauft werden bei:

1. Internationale Unternehmen: Der globale Amazon-Markt bietet Zugang zu einer Vielzahl von Filamentmarken und -typen zu guten Preisen. Es bietet ein Logistiknetzwerk für wirtschaftlichen Versand und verfügt über ein beispielloses Rückgaberecht.
2. Lokale US-Unternehmen: Mehrere lokale US-Unternehmen verkaufen Filamente für 3D-Drucker. Bei der Auswahl eines Lieferanten ist es wichtig, den Standort, die verfügbaren Lieferressourcen und gute Bewertungen zu berücksichtigen. Xometry bietet einen Online-Marktplatz mit einem breiten Netzwerk an Maschinenwerkstätten, kundenspezifischen Herstellern und einer großen Auswahl an 3D-Druckerfilamenten.  

So finden Sie ein 3D-Drucker-Filament in Ihrer Nähe

Es gibt mehrere Möglichkeiten, 3D-Filament in Ihrer Nähe zu finden:

1. Thomasnet.com verfügt über eine Liste von über 80 Anbietern von 3D-Druckerfilamenten und ermöglicht Ihnen die Eingrenzung nach geografischen Gesichtspunkten.
2. Gehen Sie zu lokalen Maker-Spaces und fragen Sie nach Namen von 3D-Drucker-Filament-Unternehmen.
3. Fragen Sie in Foren nach 3D-Filamentlieferanten in Ihrer Nähe.

So wählen Sie den besten Filament-Service für 3D-Drucker aus

Zu den Tipps für die Auswahl des besten Filament-Service für 3D-Drucker gehören:

1. Suchen Sie nach etablierten Unternehmen mit einem professionellen Online-Profil. 
2. Stellen Sie sicher, dass sie das richtige Filament anbieten, das Sie suchen.
3. Schauen Sie sich einige Bewertungen anderer Kunden auf und außerhalb ihrer Plattformen an. 
4. Versuchen Sie es mit einer kleinen Bestellung, um die Qualität ihrer Produkte zu testen. 

Was sind die Anzeichen für einen hochwertigen Filamentservice für 3D-Drucker?

Einige Anzeichen, auf die Sie bei der Suche nach einem hochwertigen Service für 3D-Druckerfilamente achten sollten, sind:

1. Erfahrungsberichte für den Dienst aus vertrauenswürdigen Quellen.
2. Online-Bewertungen auf Websites wie HelloPeter oder Google Reviews.
3. Ninjatek ist ein gutes Beispiel für eine bekannte, angesehene Marke, die hochwertige Filamente anbietet.

Was sind die besten Filamente für 3D-Drucker?

Die besten Filamente für 3D-Drucker sind wie folgt:

1. Hatchbox- oder Eryone PLA-3D-Druckerfilamente sind gute, kostengünstige Allzweckfilamente. 
2. NinjaFlex TPE- und TPU-3D-Druckerfilamente eignen sich am besten für flexible Drucke. 
3. PolyMax PC-3D-Drucker-Filament zeichnet sich durch Festigkeit und Haltbarkeit aus. 

Was sind die Alternativen zum 3D-Drucker-Filament?

Weitere alternative 3D-Druckerfilamente zu „Standard“-Kunststoffen wie ABS, PLA und PET sind:

1. Biologisch abbaubare Filamente 
2. Hanf-3D-Druckfilamente 
3. Kaffee-3D-Druckerfilamente 

Häufig gestellte Fragen zu 3D-Druckerfilamenten

Ist Multi-Filament-3D-Druck besser?

Multifilament-Dual-Extrusions-3D-Drucker eignen sich am besten zum Drucken komplexer Designs oder Designs mit einer Stützstruktur. Das gleichzeitige Drucken von zwei verschiedenen Materialien spart Zeit und vereint die besten Eigenschaften beider Materialien.

Was ist der Vorteil von 3D-Druckerfilamenten aus Metall im Vergleich zu 3D-Druckerfilamenten aus Holz? 

Die Vorteile von 3D-Druckerfilamenten aus Metall im Vergleich zu 3D-Druckerfilamenten aus Holz sind:

1. Metallfilamente sind im Vergleich zu Holzfilamenten abriebfester.
2. Metallfilament ist haltbarer und steifer als holzgefülltes 3D-Druckerfilament.
3. Metalldrucke eignen sich für funktionale mechanische Teile und industrielle Anwendungen. 

Ist Harz besser als 3D-Drucker-Filament?

Je nach Anwendung kann Harz besser sein als 3D-Drucker-Filament. Drucke auf Harzbasis sind bekanntermaßen von höchster Qualität und eignen sich hervorragend für sehr detaillierte Miniaturmodelle. Filamente sind langlebiger, kostengünstiger und besser für größere Objekte geeignet. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu Harz vs. 3D-Druckerfilament.

Welche Beziehung besteht zwischen 3D-Füllung und 3D-Druckerfilament?

3D-Druckerfilament ist das Material, das zur Erstellung von 3D-Füllungen verwendet wird. Die Fülldichte ist die Menge an Filament, die im Modell, Objekt oder Prototyp gedruckt wird. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu 3D-Füllung.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurden die verschiedenen Arten von Filamenten für 3D-Drucker untersucht und deren Verwendung und Eigenschaften zusammengefasst. Um mehr über 3D-Druckerfilamente zu erfahren und zu entscheiden, welches für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, wenden Sie sich an einen Xometry-Vertreter.

Xometry bietet eine breite Palette an Fertigungsmöglichkeiten, einschließlich 3D-Druck und Mehrwertdiensten für alle Ihre Prototyping- und Produktionsanforderungen. Besuchen Sie unsere Website, um mehr zu erfahren oder ein kostenloses und unverbindliches Angebot anzufordern.

Haftungsausschluss

Der auf dieser Webseite erscheinende Inhalt dient ausschließlich Informationszwecken. Xometry gibt keinerlei Zusicherungen oder Gewährleistungen jeglicher Art, weder ausdrücklich noch stillschweigend, hinsichtlich der Richtigkeit, Vollständigkeit oder Gültigkeit der Informationen. Leistungsparameter, geometrische Toleranzen, spezifische Designmerkmale, Qualität und Arten von Materialien oder Prozessen sollten nicht als Darstellung dessen angesehen werden, was von Drittanbietern oder Herstellern über das Netzwerk von Xometry geliefert wird. Käufer, die Angebote für Teile einholen, sind dafür verantwortlich, die spezifischen Anforderungen für diese Teile zu definieren. Weitere Informationen finden Sie in unseren Allgemeinen Geschäftsbedingungen.

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.

Lesen Sie weitere Artikel von Dean McClements