3D Drucker Filament – Alles was du wissen musst!

In diesem Artikel lernst du alles über 3D Drucker Filament. Dabei fange ich mit den Grundlagen an. Anschließend stelle ich dir den Produktionsprozess vor und gehe über auf die verschiedenen Arten von Filament. Darüber hinaus erfährst du, worauf du beim Kauf achten solltest und was der Unterschied zwischen Filament für 3D Drucker und 3D Stifte ist.

Was ist Filament für den 3D Drucker?

Um einen 3D Drucker betreiben und damit verschiedene Objekte herstellen zu können, benötigt er entsprechendes Material. Gerade bei 3D Druckern für den Hausgebrauch handelt es sich dabei in der Regel um spezielle Kunststoffe, die je nach Zusammensetzung verschiedene Eigenschaften aufweisen. Diese Kunststoffe werden als Filament bezeichnet. Der Begriff Filament leitet sich im Übrigen vom lateinischen Wort Filamentum ab, was für Fadenwerk steht. Allein schon daran lässt sich erkennen, wie das Material eingesetzt wird – als dünner, kontinuierlich in gleicher Stärke verlaufender Faden.

Das 3D Drucker Filament selbst wird in der Regel in zwei verschiedenen Stärken angeboten. Standardmäßig verwenden die meisten Nutzer 1,75 mm dickes Filament, andere wiederum haben eine Stärke von 3 mm (2,85 mm). Bei der Wahl der Düse (Nozzle) musst du die Fadenstärke berücksichtigen, um ein gleichmäßiges Druckergebnis zu erhalten.

3D Drucker Filament – Worauf sollte ich beim Kauf achten?

Natürlich bewirbt jeder 3D-Drucker Hersteller sein eigenes Filament als das Nonplusultra, möchte er damit doch seinen Umsatz steigern. Ob die Qualitätsunterschiede aber wirklich so erheblich sind, lässt sich erst durch den eigenen Einsatz feststellen.

Ein viel wichtigeres Kriterium sind die Materialstärken. Jeder Hersteller sollte bei dem von ihm gefertigten Filament den möglichen Differenzbereich angeben. Bei 1,75 mm dickem Filament sollte dieser bei maximal 0,1 mm liegen, bei 3 mm (2,85 mm) dickem Filament bei maximal 0,5 mm. Der Hersteller ColorFabb gibt beispielsweise bei seinem 1,75 mm Filament einen Toleranzbereich von 0,5 mm an.

Schon beim Kauf solltest du dir natürlich auch darüber Gedanken machen, was du drucken möchtest und das Filament entsprechend auswählen. Gerade als Anfänger wirst du dich wahrscheinlich für PLA entscheiden, welches nahezu unverwüstlich ist. Es gibt aber noch eine Vielzahl weiterer Filamente, so unter anderem ABS, PTEG, Fluoreszierendes Filament, Nylon und Wood Fill, um nur ein paar Beispiele zu benennen.

Wie funktioniert die Herstellung von 3D Drucker Filament?

Das 3D Drucker Filament wird aus Granulat bzw. Pellets und Farbstoffen hergestellt. Diese Materialien werden zuerst miteinander vermengt und müssen dann einige Stunden lang trocknen, bevor sie weiterverarbeitet werden können. Werden sie zu schnell weiterverarbeitet, leidet die Qualität des Materials und damit auch die des gedruckten Produktes. Die Trocknungszeiten können je nach gewählter Materialzusammensetzung differieren, aber die Herstellung spielt sich nach dem gleichen Muster ab.

Schritt 1 – Einfüllen des Materials

Zuerst werden die zuvor mit dem Farbstoff vermengten und getrockneten Pellets in die Zentrifuge eingefüllt. Am Ende dieser Zentrifuge befindet sich eine schmale Düse, aus der das Material herausgeleitet wird.

Schritt 2 – Heißwasserbad

Nun durchläuft das bereits fadenförmige Filament ein Heißwasserbad. Dieses sorgt unter anderem dafür, dass das Material auf die richtige Temperatur gebracht wird.

Schritt 3 – Durch den ersten Extruder

Nun läuft das Material durch den ersten Extruder, der das Material unter Einsatz von Wärme noch dünner werden lässt.

Schritt 4 – Einsatz eines weiteren Extruders

Hier wird das Filament auf die passende Stärke gebracht. Sie wird dabei automatisch gemessen und ständig kontrolliert. So lassen sich Normabweichungen sofort beheben, denn die Stärke des Materials hängt hauptsächlich von der eingesetzten Zugkraft ab.

Schritt 5 – Aufrollen auf die Spule

Zuletzt wird das Filament gleichmäßig auf die Spule befördert und sodann luftdicht verpackt. Nun kann es den Weg zum Kunden antreten.

 

Die verschiedenen 3D Drucker Filament Materialien – Was ist alles möglich?

Einleitung schreibe ich selbst

MaterialAnwendung Festigkeit FlexibilitätHaltbarkeitDruck-barkeitDruck-temp. [°C]Heizbett [°C]Beispiel-produkt*
ABSFunktions-bauteileMittelMittelHochMittel220 - 25085 - 110M4P
ASAFür den Außeneinsatz geeignetMittelGeringHochMittel230 - 260100 - 120M4P
Reinigungs FilamentDüsen Reinigung---Gering150 - 240Nur Extrusion3dk.berlin
Elektrisch leitfähigElektronikMittelMittelGeringGering200 - 230Keins oder 60-703dk.berlin
HIPSAls Support Material nutzbarGeringMittelHochMittel210 - 25050 - 100ICE Filaments
nGenNahezu alleMittelHochHochMittel210 - 24075 - 85ColorFabb
NylonNahezu alleHochHochHochMittel220 - 26050 - 100
PETGNahezu alleMittelHochHochMittel220 - 235Keins oder 70 - 80M4P
PLANahezu alleMittelGeringMittelGering180 - 220Keins oder 50 - 60Extrudr
PLA Glow-In-The-DarkSpaß / Markierungen für dunkle StellenMittelMittelMittelGering215Keins oder 50 - 60ColorFabb
PLA MetalSchmuck / DekoMittelGeringHochHoch195 - 220Keins oder 50 - 60ColorFabb
WoodDekoartikelMittelMittelMittelMittel195 - 220Keins oder 50 - 60ColorFabb
⬆️ : Hoch | ➡️ : Mittel | ⬇️ : Gering | ❌ : Keine Angabe gefunden

Quellen: Erfahrungswerte, gemittelte Herstellerangaben, Wikipedia

Besondere Eigenschaften von Filament

3D Drucker Filamente weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. Während beispielsweise PLA eine geringe Flexibilität besitzt und die optimale Drucktemperatur bei 180 bis 220 Grad liegt, kommt es aber auch ohne Heizbett aus. Soll das Heizbett eingesetzt werden, sind 50 bis 60 Grad Heizbetttemperatur ideal. ABS hingegen weist eine mittlere Flexibilität auf, ist bei 220 bis 250 Grad Düsentemperatur verarbeitbar, benötigt aber auch ein Heizbett, dessen Temperatur zwischen 50 und 110 Grad eingestellt werden kann.

Leuchtendes Filament

Zu den leuchtenden Filamenten gehört beispielsweise PLA Glow-In-The Dark. Es kann unter anderem für Markierungen an dunklen Stellen eingesetzt werden, ist mittelgradig flexibel, benötigt aber eine Drucktemperatur von 215 Grad Celsius. Es ist aber insgesamt gar nicht so einfach, mit diesem Material zu drucken.

Leitfähiges Filament

Elektrisch leitfähiges Filament wird hauptsächlich zur Fertigung von Elektronikteilen eingesetzt. Seine Festigkeit liegt im Vergleich zu anderen Filamenten im mittleren Bereich, genauso seine Flexibilität. Die mögliche Drucktemperatur kann zwischen 200 und 230 Grad betragen, ein Heizbett ist nicht unbedingt erforderlich.

Filament mit Materialzusätzen wie Holz, Carbon etc. (Hier bis maximal 100 Wörter)

Mittlerweile gibt es eine Reihe von 3D Drucker Filamenten mit Materialzusätzen. Diese Zusätze tragen teilweise in erheblichem Umfang dazu bei, dass die Filamente neue Eigenschaften hinzugewinnen. So ist es zum Beispiel möglich, Nylon in nahezu allen Bereichen einzusetzen, verfügt es doch sowohl über eine hohe Festigkeit, eine hohe Flexibilität und eine hohe Haltbarkeit. Verarbeitet werden kann es bei Drucktemperaturen von 220 bis 260 Grad, das Heizbett sollte auf eine Temperatur zwischen 50 und 100 Grad aufgewärmt sein.

Reinigungs Filament

In regelmäßigen Abständen muss die Düse des im 3D-Drucker eingebauten Extruders gereinigt werden. Dies ist beispielsweise mit speziellem Reinigungsfilament möglich. Als Düsentemperatur können hier zwischen 150 und 240 Grad Celsius gewählt werden. Da nur eine Extrusion vorgenommen wird, muss ein eventuell vorhandenes Heizbett nicht erwärmt werden.

Filament in RAL Farben

Filamente sind nicht nur in Standardfarben, sondern auch in zahlreichen RAL Farben erhältlich. Sehr umfangreich ist dabei die Auswahl an PLA-Filamenten. Durch die RAL-Kennziffer ist es im Übrigen auch möglich, von der Farbzusammensetzung her selbst entwickelte 3D Druck Filamente bei verschiedenen Herstellern in Auftrag zu geben, die dann in der gewünschten Menge produziert werden. Diese Möglichkeit bietet beispielsweise 3dk.berlin.

Ist Filament kompostierbar?

Es gibt mittlerweile einige 3D Druck Filamente, die kompostierbar sind. Dazu gehört beispielsweise WillowFlex, das unter anderem aus Maisstärke hergestellt wird. Dieses Filament zeichnet sich nach Herstellerangaben unter anderem durch eine sehr gute Schichthaftung aus.

Welches 3D Drucker Filament ist lebensmittelecht? Kann ich das bedenkenlos nutzen?

Zu den herausragenden Eigenschaften des PLA Filaments gehört nicht nur seine sehr gute Verarbeitung, sondern auch seine Lebensmittelechtheit. Daraus gedruckte Objekte können also gefahrlos mit Lebensmitteln in Kontakt kommen. Einige Hersteller haben auch spezielle Filamente entwickelt, die ebenfalls lebensmittelecht sind. Hier gilt es, die genauen Informationen in den Produktbeschreibungen, aber eventuell auch auf der Umverpackung der Spule nachzulesen.

Wie lagere ich Filament am besten?

3D Drucker Filament solltest du generell trocken lagern. Angefangene Rollen können beispielsweise zusammen mit ein paar Packungen Trockengranulat in eine Folie gesteckt werden, welche wiederum in einer mit einem Deckel geschlossenen Box aufbewahrt werden sollte. Wird das Filament doch einmal feucht, so gibt es mittlerweile spezielle Entfeuchter, die im Handel erhältlich sind. Du musst das Material also keineswegs sofort entsorgen.

Welches Filament ist am besten für Anfänger geeignet und warum?

Für Anfänger ist zweifelsohne PLA Filament am besten geeignet. Es lässt sich sehr einfach verarbeiten, kann mit und ohne Heizbett verwendet werden und ist, wie ich bereits weiter oben geschrieben habe, lebensmittelecht. Zahlreiche Objekte lassen sich aus diesem Material hervorragend drucken. Auch für den Prototypenbau oder den Nachbau von Kunststoffersatzteilen ist es sehr gut geeignet.

Wieso gibt es Filament in zwei Größen? Wie unterscheiden sich diese?

Filamente gibt es in 1,75 und 3 mm (2,85 mm) Stärke. Für die meisten Standardanwendungen greift man auf 1,75 mm dickes Filament zurück. Sollen die Objekte aber generell etwas stärker gefertigt werden, ist es sinnvoll, das 3 mm dicke Material zu nutzen. Die Vorteile des 1,75 mm Filaments liegen auch darin begründet, dass dieses Material weniger Antriebskraft benötigt, durch den geringeren Materialeinsatz eine höhere Druckgeschwindigkeit möglich ist und durch die geringere Oberfläche weniger Reibungsverluste entstehen. Für sehr feine Drucke ist auch der Einsatz geringerer Düsengrößen möglich. Bei dem 3 mm Dicken Druckmaterial fallen Toleranzabweichungen nicht so stark auf wie bei dem 1,75 mm dicken Material.

Warum ist Filament so teuer?

Das ist wie alles im Leben subjektiv und auch mal nüchtern zu betrachten. Wenn ich mir einen 3D Drucker Bausatz für 130€ kaufe, dann bekomme ich für denselben Preis bei einem Premium Hersteller wie ColorFabb kaum 5 Rollen. Das sieht dann natürlich nach „sehr teuer“ aus. Nun überlege doch einmal, was ich für Ergebnisse erwarten darf, wenn ich bei allem spare? Entweder möchte ich ein wenig Prozesssicherheit in meinem 3D Druck Vorgang haben – wobei viele Faktoren wie das Filament natürlich auch – eine Rolle spielen, oder ich will sparen. Beides kann ich leider nicht umsetzen.

Was ist der Unterschied zwischen 3D Drucker Filament und 3D Stift Filament?

Im Grunde genommen unterscheidet sich das Material für den 3D Drucker nicht von 3D Stift Filament. Das Filament für 3D Stifte ist in den meisten Fällen in so portioniert, dass beim Kauf eines Pakets direkt mehrere Farben zur Verfügung stehen. Wie bei allen abgepackten Produkten ist so ein Paket im Vergleich zu 3D Drucker Filament weitaus teurer. Während 1kg PLA von XXX ca. 20€ kostet, beträgt der Kilogramm Preis der Pakete nahezu 40€.