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3D-Druck ist eine vielseitige Technologie. Mit ihm können Sie eine Vielzahl von Spezialanwendungen in einer Vielzahl von Spezialmaterialien erstellen. Aber bevor Sie beginnen, ist es wichtig zu verstehen, was diese Materialien sind, was sie können, woraus sie bestehen – einschließlich Kunststoffe, Harze und Pulver – und welche Ergebnisse Sie erwarten können, wenn Sie sie mit Ihrem 3D-Drucker verwenden.

In diesem Leitfaden behandeln wir:

  1. Was kann man mit einem 3D-Drucker machen?
  2. Woraus besteht 3D-Druckerfilament?
  3. Druckereinstellungen erklärt
  4. Gängige Filamente für 3D-Drucker (PETG, TPU, ABS, PLA)
  5. 3D-Druckmaterialien aus Metall und Holz
  6. Hilfsmaterialien
  7. Filament, Harz und Pulver im Vergleich

Was kann man mit einem 3D-Drucker machen?

FFF-3D-Druck oder Fused Filament Fabrication ist ein additives Herstellungsverfahren, bei dem thermoplastisches Material durch eine beheizte Düse gepresst wird, um Objekte Schicht für Schicht zu erzeugen. Zu den wichtigsten Anwendungen für den FFF-3D-Druck gehören:

  • Fertigungshilfsmittel. Mit schnelleren Vorlaufzeiten als beim Outsourcing und einer breiten Palette an technischen Materialien wird der FFF-3D-Druck in der Fertigungsindustrie weit verbreitet eingesetzt. 3D-Drucker liefern schnell Werkzeuge und Ersatzteile, um die maximale Betriebszeit und Produktivität der Produktionslinie aufrechtzuerhalten. Und sie werden verwendet, um flexibel Endverbrauchsteile zu erstellen, wie z. B. kundenspezifische Qualitätslehren oder Kleinserien-Erstserien, um die Markteinführungszeit eines Produkts zu verkürzen
  • Teile für den Endverbrauch. Der 3D-Druck kann auch verwendet werden, um kundenspezifische Endverbrauchsteile in kleinen Stückzahlen herzustellen. Dies bietet eine größere Flexibilität und ermöglicht es Unternehmen, kleine Chargen von Teilen zu verarbeiten, ohne das Risiko einzugehen, eine größere Charge herzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, „vor Ort zu drucken“ und Produkte für den Kunden zu erstellen, während er wartet
  • Prototyp entwickeln. Kostengünstige Materialien und kurze Vorlaufzeiten machen den FFF-3D-Druck ideal für den iterativen Designprozess. 3D-gedruckte Prototypen können visuelle – Teile, die einem fertigen Produkt nahe kommen – oder funktionelle – Teile sein, die auf ihre technische Leistung getestet werden können
  • Ausbildung. Erschwingliche und einfach zu bedienende FFF-Hardware ermöglicht eine Vielzahl von Bildungsanwendungen – von der Einbindung jüngerer Schüler in STEAM-Grundlagen bis hin zur Bereitstellung von Produktionslabors für College- und Universitätsstudenten, um an Ingenieurprojekten zu arbeiten und Fähigkeiten für den modernen Arbeitsplatz zu entwickeln
Ein 3D-gedrucktes Endanwendungsteil – die Düse einer Schneemaschine mit Filmeffekten
Ein 3D-gedruckter Prototyp – Test einer Tablet-Halterung

Woraus besteht 3D-Druckerfilament?

Der Prozess der Herstellung von 3D-Druckfilamenten wird als „Compounding“ bezeichnet. Zunächst wird Kunststoffrohharz in Form von Pellets hergestellt. Diese können mit Additiven vermischt werden, um die Eigenschaften zu verändern.

Die Mischung wird dann getrocknet, auf die gewünschte Breite (normalerweise 1,75 oder 2,85 mm) extrudiert und auf eine Spule gewickelt. Nach dem Aufwickeln ist das Material bereit für den 3D-Druck.

Einstellungen für 3D-Druckmaterialien erklärt

Die Eigenschaften jedes Materials sind unterschiedlich. Dies gilt auch für die Eigenschaften jedes 3D-Druckers auf dem Markt – Größe, Gehäuse, Düsentyp und viele weitere Merkmale wirken sich darauf aus, wie ein Material gedruckt wird. Auch die Eigenschaften Ihres Druckauftrags wirken sich aus, wie z. B. die gewünschte Druckgeschwindigkeit oder die Geometrie Ihres Teils.

Laden von Filament auf einem Tronxy 3D-Drucker

Die nächsten Abschnitte dieses Handbuchs bieten grundlegende Ratschläge zum Drucken mit einigen der am häufigsten verwendeten Filamente.

Empfohlene Druckeinstellungen werden als allgemeine Richtlinie für FFF-3D-Drucker angegeben, und wir empfehlen, vor dem Drucken immer die Empfehlungen des Herstellers zu überprüfen. (Wenn Sie mit Tronxy-Materialien drucken, finden Sie detailliertere Anleitungen auf unseren Support-Seiten.)

Dies wird Ihnen helfen, Materialien zu vergleichen und einige Entscheidungen darüber zu treffen, welches Material für Ihre gewählte Anwendung am besten geeignet ist. Bei einer Plattform wie Tronxy wird die Software mit vorkonfigurierten Druckprofilen für unsere Drucker und Materialien geliefert, mit der Option, Hunderte weitere für Filamente von Drittanbietern über unseren Marktplatz hinzuzufügen. Sie müssen lediglich die gewünschte Geschwindigkeit, Qualität oder Anwendung auswählen, und vorkonfigurierte Profile erledigen den Rest.

Tronxy bietet die Vorteile einer nahtlosen Plattform, aber Sie können auch Materialien von Drittanbietern verwenden

Was ist PETG?

PETG ist ein 3D-Druckmaterial, das die Vorteile von PLA- und ABS-Filamenten kombiniert. Es ist zäher als PLA, mit hoher Schlagfestigkeit, mechanischer Festigkeit und einer gewissen Flexibilität. Es bietet auch Temperatur-, Chemikalien- und Verschleißfestigkeit. Wenn es gedruckt wird, ergibt es ein glänzendes Finish.

In Bezug auf seine Verwendung ist PETG ein großartiges Allround-Material, das man zur Hand haben sollte. Aufgrund seiner Beständigkeit gegen Verschleiß und raue Umgebungen eignet es sich für die Herstellung von Werkzeugen, anderen Endverbrauchsteilen und funktionalen Prototypen. Diese Vielseitigkeit erleichtert die Skalierung und Standardisierung im gesamten Unternehmen – das bedeutet weniger Konfigurationswechsel und höhere Produktivität.

So drucken Sie mit PETG

Ein typischer Extrusionstemperaturbereich für ein PETG-Filament beträgt 225–245 °C. Obwohl eine beheizte Bauplatte nicht für alle PETG-Filamente und -Drucker unerlässlich ist, wird sie dringend empfohlen, um die Haftung und Druckqualität sicherzustellen.

Was ist TPU?

TPU ist ein halbflexibles Material, das in einer Vielzahl von technischen Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen Leistung wichtiger ist als ästhetische Qualitäten. TPU ist ein ideales 3D-Druckmaterial, wenn Haltbarkeit und Flexibilität unerlässlich sind, da es sich durch außergewöhnliche Verschleißfestigkeit und gummiartige Flexibilität auszeichnet.

Sie werden oft TPU-Filamente sehen, deren Namen aus zwei Buchstaben und einer Zahl bestehen – zum Beispiel Tronxy TPU. Dies bezieht sich auf die Härte des Materials auf einer Messskala, die als Shore-Skala bekannt ist. In diesem Fall liegt das Filament also bei 95 auf der Shore-A-Härteskala.

So drucken Sie mit TPU

Beim 3D-Druck mit TPU empfehlen die meisten Filamenthersteller eine Düsentemperatur von etwa 220-240 °C. Die Temperaturen der Bauplatte können variieren, überprüfen Sie daher die Empfehlungen des Herstellers. Für eine optimale Haftung wird oft empfohlen, eine dünne Schicht Klebstoff auf die Bauplatte aufzutragen. Eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit wird ebenfalls empfohlen, um eine Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.

Wenn Sie das Trial-and-Error vermeiden möchten, das mit dem Versuch verbunden sein kann, die richtigen Druckeinstellungen zu finden, werden Tronxy-Filamente und die in unserem Marketplace mit vorkonfigurierten Druckprofilen für Tronxy-Drucker geliefert.

Ein 3D-gedrucktes PETG-Teil, das die glatte und glänzende Oberflächenbeschaffenheit zeigt
Die Flexibilität von TPU macht es ideal für diesen Packungsspinner, der Stößen standhalten muss, ohne die Produkte auf der Linie zu beschädigen

Was ist ABS?

ABS ist eine gute Wahl für die Erstellung von funktionalen Prototypen und Teilen für den Endverbrauch. Aufgrund seiner guten mechanischen und thermischen Eigenschaften ist es oft eines der ersten Materialien, die Menschen ausprobieren, wenn sie mit dem 3D-Druck für eher technische Anwendungen beginnen.

So drucken Sie mit ABS

ABS sollte auf einer beheizten Bauplatte gedruckt werden. ABS benötigt eine höhere Düsentemperatur als die meisten anderen Filamente, wobei die Hersteller normalerweise zwischen 220 und 260 °C empfehlen.

Viele ABS-Filamente können beim Drucken zum Verziehen neigen, obwohl Tronxy ABS speziell entwickelt wurde, um dies zu minimieren. Darüber hinaus druckt ABS am besten, wenn es von allen Seiten geschlossen ist, da es zur Delaminierung neigen kann.

Was ist PLA?

PLA ist eines der gängigsten FFF-3D-Druckmaterialien. Er druckt zuverlässig mit hoher Maßhaltigkeit und hochwertiger Oberflächenbeschaffenheit. Dies macht es zu einem idealen Material für eine Reihe von visuellen Anwendungen – von detaillierten Prototypen bis hin zu Unterrichtsmodellen.

So drucken Sie mit PLA

PLA druckt bei moderaten Temperaturen, meist um 190-210 °C. Für die Bauplatte ist eine Temperatur um 50-60 °C ideal für beheizte Bauplatten, aber es ist auch möglich, PLA auf eine kalte Baufläche zu drucken.

Klicken Sie hier für eine tiefere Diskussion über ABS vs. PLA.

Ein mit ABS 3D-gedrucktes Funktionsteil
Ein visueller Prototyp in zwei Farben, gedruckt in PLA

Was ist der Unterschied zwischen PLA und PLA+?

Im Laufe der Zeit sind mehrere Materialprodukte auf PLA-Basis auf den Markt gekommen, die das einfache Druckerlebnis von PLA-Filamenten in Kombination mit zusätzlichen Eigenschaften bieten. Dies geschieht normalerweise durch spezielle Additive, um eine Mischung auf Basis von PLA zu erstellen.

Während einige Filamente auf PLA-Basis tatsächlich zusätzliche Eigenschaften bieten, wie z. B. Tronxy Tough PLA, stellen Sie sicher, dass Sie Ihre eigenen Nachforschungen anstellen, bevor Sie entscheiden, ob ein PLA+-Filament für Ihre Anforderungen geeignet ist.

Verspricht der Hersteller eine überragende optische Qualität? Überprüfen Sie die Fotos ihrer Abdrücke, um die Ergebnisse zu vergleichen. Behauptet es, bessere mechanische Eigenschaften zu bieten? Überprüfen Sie die technischen Datenblätter des Materials, um sicherzustellen, dass diese Behauptung getestet wurde.

Auch die chemische Zusammensetzung eines Filaments sollte in den Datenblättern des Herstellers deutlich gemacht werden. Wenn Sie überprüfen, woraus ein bestimmtes PLA+ besteht, können Sie auch seine wahren Eigenschaften verstehen.

Was ist Metall-3D-Drucker-Filament?

Metall-3D-Druckfilament ist ein FFF-Filamenttyp aus einem Metall-Polymer-Verbundstoff.

Metallisches 3D-Druckermaterial kann auch aus Aluminiumlegierungen, Kobalt-Chrom-Superlegierungen, Inconel (Nickellegierungen), Edelmetallen wie Silber oder Gold, Edelstahl und Titanlegierungen bestehen. Diese werden häufiger mit Pulver-3D-Drucktechniken verwendet.

Wie man mit Metall 3D druckt

Es gibt mehrere Möglichkeiten, mit Metall zu drucken. Für FFF benötigen Sie ein Metall-Polymer-Verbundmaterial. Ihr 3D-Drucker muss außerdem über eine geeignete Bauplatte mit einer Temperatur zwischen 45 und 60 °C, eine spezielle gehärtete Extruderdüse (z. B. aus Stahl oder Rubin) und einen Lüfter verfügen.

Für andere 3D-Drucktechnologien wie SLM oder DMLS verwenden Sie Metallpulver. Die Baukammer des Druckers wird mit einem Inertgas gefüllt, das die Oxidation reduziert und es der Kammer ermöglicht, die gewünschte Temperatur zu erreichen. Dann wird Metallpulver auf die Bauplatte aufgetragen. Ein Laser scannt den Querschnitt der Komponente und verschmilzt die Metallpartikel miteinander, um jede Schicht zu erzeugen. Wenn die erste Schicht fertig ist, wird eine weitere Schicht Metallpulver aufgetragen und der Vorgang wiederholt. Nach dem Drucken müssen Pulverreste sicher entsorgt werden.

Ein Metall-Polymer-Verbundteil, gedruckt mit BASF Ultrafuse 316L Filament
Holzbasierte 3D-Drucke, die in einem Architekturmodell verwendet werden

Was ist Holz-3D-Drucker-Filament?

Holz-3D-Drucker-Filament ist ein Filament aus einem Polymer-Holz-Verbundwerkstoff. Typischerweise wird PLA mit Holzfasern oder Kork kombiniert. Eine Vielzahl von Holz-3D-Druck-Filamenten ist verfügbar, z. B. solche aus Bambus und Kiefer. Der 3D-Druck mit Holzfilamenten führt zu einem endgültigen Druck, der wie Holz aussieht und sich anfühlt.

Wie man mit Holz 3D druckt

Holz-3D-Drucker-Filament kann mit ähnlichen Einstellungen wie PLA gedruckt werden. Beachten Sie, dass eine höhere Düsentemperatur dazu führen kann, dass das bedruckte Holz dunkler erscheint, da dies das Holz im Filament verbrennt. Eine größere Düse als 0,4 mm wird ebenfalls empfohlen, da dies hilft, ein Verstopfen zu verhindern. Während Holzfilament theoretisch nicht so abrasiv sein sollte wie ein Material wie Kohle- oder Glasfaser, wird dennoch empfohlen, aus Sicherheitsgründen eine abriebfeste Düse zu verwenden.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass es viel mehr Arten von Filamenten für 3D-Drucker gibt als die in diesem Blog aufgeführten, wie z. B. ASA, Nylon, PP, TPE, PA und Copolyester. Viele davon werden in unseren anderen Leitfäden behandelt, darunter verschleiß-, temperatur- und stoßfeste Materialien sowie ESD-sichere, flammhemmende und flexible Filamente.

Im Materialbereich unserer Website können Sie eine große Auswahl an Tronxy-Materialien und anderen Filamenten mit speziellen Eigenschaften durchsuchen, die mit unseren Druckern kompatibel sind.

Was ist Stützmaterial?

Stützmaterialien „stützen“ buchstäblich ein Teil während des Druckprozesses, wenn seine Geometrie es ansonsten unmöglich machen würde, zu drucken. Dieses Trägermaterial muss entfernt werden, bevor der Druck verwendet werden kann.

Lösliche Stützmaterialien wie PVA und HIPS sind auflösbar, was bedeutet, dass kein Risiko besteht, die Oberfläche des Teils zu beschädigen, wie es beim manuellen Entfernen der Stützen passieren kann. PVA-Trägermaterial löst sich in Wasser auf, während HIPS ein D-Limonen-Lösungsmittel benötigt.

Ein Material wie Breakaway wird manuell entfernt. Wenn Sie es eilig haben, Ihren Druck zu verwenden, ist dies schneller, als darauf zu warten, dass sich das Material auflöst. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu unterstützenden Materialien.

Ein mit auflösbarem PVA-Trägermaterial gedrucktes Getriebe
Nachdem das PVA-Trägermaterial aufgelöst wurde

Filament, Harz und Pulver im Vergleich

Materialien kommen je nach 3D-Druckertechnologie in unterschiedlichen Formen vor:

  • Filamente für FFF-Drucker
  • Harz für SLA (Stereolithografie) und DLP (Direktlichtverarbeitung)
  • Pulver für Fusionstechnologien wie SLS (Selective Laser Sintering)

Was ist ein Harz-3D-Drucker?

Die gebräuchlichste Form von Harz-3D-Druckern verwendet die SLA-Technologie, um Teile zu erstellen. SLA verwendet UV-härtbares Harz als Rohmaterial. Das Harz wird in einen Behälter mit Glasboden gegossen, in den eine Konstruktionsplattform eingetaucht wird. Ein UV-Laser strahlt UV-Licht auf das Harz, um es selektiv zu einer horizontalen Schicht der CAD-Daten zu härten, die das Teil bilden. Die Plattform hebt sich dann aus dem Behälter heraus, wodurch sich das ungehärtete Harz nivellieren kann. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein vollständiges Objekt entsteht.

Was ist ein Pulver-3D-Drucker?

Die gebräuchlichste Form von 3D-Pulverdruckern verwendet die SLS-Technologie zur Herstellung von Teilen. SLS verwendet ein pulverförmiges Rohmaterial, typischerweise ein Polymer. Das Pulver wird in einem Behälter gelagert, wo eine Nachbeschichtungsklinge eine dünne Materialschicht auf die Baufläche verteilt. Ein Hochleistungslaser verschmilzt die kleinen Materialpartikel miteinander, um eine einzelne horizontale Schicht der CAD-Daten zu bilden. Der Behälter bewegt sich dann um den Bruchteil eines Millimeters, um eine neue Schicht zu beginnen, und eine Nachbeschichtungsklinge streicht über den Baubereich, um eine neue Schicht Rohmaterial aufzutragen. Ungeschmolzenes Pulver wird durch Sieben und Mischen des gesiebten Pulvers mit ungebrauchtem Pulver recycelt. Der Vorgang wird wiederholt, bis ein vollständiges Objekt gebildet ist.

Die S5 Material Station speichert Filament unter optimalen Bedingungen und lädt automatisch die nächste Spule
Beim SLS-3D-Druck werden Pulverreste nach Abschluss des Drucks entfernt