Der ultimative Guide für die verschiedenen Filamente im 3D-Druck

Neben seiner einfachen Handhabung, der schnellen Druckgeschwindigkeit, den großflächig individualisierbaren Druckparametern und den niedrigen Einstiegspreisen bietet der 3D-Druck mit Filamenten einen ganz entscheidenden Vorteil – die größte Materialauswahl von allen 3D-Druck-Verfahren.

Von Standardmaterialien wie ABS und PLA über Hochleistungsmaterialien wie PEEK und ULTEM™ bis hin zu Verbundwerkstoffen – mit dem Filament 3D-Druck lässt sich eine nahezu unbegrenzte Vielfalt an Bauteileigenschaften erreichen und Anwendungsgebieten abdecken.

Für Anwender kann es aufgrund dieser Vielfalt jedoch manchmal schwierig werden, den Überblick über all die verschiedenen Optionen zu behalten – insbesondere, da ständig neue hinzukommen. Dieser Blogpost ist dazu da, diesen Überblick zu vereinfachen und die Materialien kurz und knapp vorzustellen, inklusive einige Anwendungen, für welche sich das jeweilige Filament ideal eignet.

Aufgrund der Fülle der Materialoptionen und vor allem -kombinationen werde ich mich hierbei auf die meistgenutzten Filamente beschränken und diese in drei Kategorien einteilen – Standardthermoplaste, Technische Thermoplaste und Hochleistungsthermoplaste. Über die untenstehenden Buttons können Sie direkt zu den jeweiligen Kategorien springen.

Standardthermoplaste

Standardthermoplaste sind im Allgemeinen kostengünstig, einfach zu verarbeiten und eignen sich ideal für Anwendungen wie Verpackungen, Prototypen und Konsumgüter.

Innerhalb dieser Kategorie werden wir PLA, ABS, PET / PETG und PP besprechen – begonnen mit dem absoluten Klassiker im Filament-3D-Druck!

PLA

PLA oder Polylactid war, neben ABS, eines der ersten Filamente, welches im 3D-Druck eingesetzt wurde. Bereits Scott Crump, Erfinder des FDM-Verfahrens und späterer Mitbegründer von Stratasys®, nutzte PLA für seine Forschung und Entwicklung in den 1980er-Jahren und bis heute erfreut sich PLA-Filament einer sehr hohen Beliebtheit bei Nutzern.

Diese Beliebtheit besitzt viele Gründe, ganz besonders punktet PLA-Filament jedoch mit seiner sehr einfachen Verarbeitbarkeit. Mit vergleichsweise niedrigen Drucktemperaturen von 180 bis 220 °C, einer sehr geringen Warpingneigung – ein Phänomen, bei dem sich Teile des Druckobjekts aufgrund Materialspannungen beim Abkühlen verformen oder von der Druckplatte ablösen – selbst bei nicht-beheizten Bauplatten sowie einer ungefährlichen Verarbeitung hat sich PLA besonders für Anfänger und Hobbyisten als das Material der Wahl durchgesetzt.

Weitere Vorteile von PLA-Filament umfassen die hohe Umweltfreundlichkeit, dank Herstellung aus regenerativen Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr, eine gute Oberflächenqualität mit geringer Rissbildung, hohe Festigkeit, geringe Kosten mit ca. 15 bis 30 Euro pro Kilogramm und eine einfache Nachbearbeitung was Schleifen und Lackieren angeht.

Gegenüber anderen Filamenten zieht PLA jedoch bei Temperaturbeständigkeit eindeutig den Kürzeren. Mit einer Wärmeformbeständigkeit von durchschnittlich 60 bis 65 °C ist es eindeutig nicht für hitzeanfällige Anwendungen geeignet. Außerdem ist PLA relativ spröde und hygroskopisch, entzieht also der nahen Umgebung Feuchtigkeit und nimmt diese auf, wodurch eine Trocknung vor dem Druck nach längerer ungeschützter Lagerung unumgänglich wird.

Trotz der bereits angesprochenen perfekten Eignung für Anfänger und Hobbyisten hat sich PLA auch in der Industrie einen Namen machen können. Speziell wenn es um Designprototypen geht, ist PLA-Filament in einer Vielzahl von Industrien das Filament der Wahl dank seiner Kosteneffizienz und hohen Festigkeit.

Weitere Anwendungsgebiete umfassen Dekorationen wie Kunstwerke, Merchandise, und Modellbau, Gehäuse und Gehäusekomponenten für Bauteile sowie Verpackungen, wo es sich durch seine biologische Abbaubarkeit und Ungiftigkeit perfekt eignet.

ABS

ABS, oder ausgeschrieben Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, ist Polymer, welches aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomeren zusammengesetzt ist. In der 3D-Druck-Industrie hat es sich speziell aufgrund seiner außergewöhnlichen Vielseitigkeit durchgesetzt.

Diese Vielseitigkeit rührt aus der Symbiose aus Acrylnitril (C₃H₃N), welches dem Material eine hohe chemische und thermische Beständigkeit von bis zu 100 °C verleiht, Butadien (C₄H₆), welches für eine hohe Schlagzähigkeit sorgt, und Styrol (C₈H₈), welches eine glänzende Oberfläche ermöglicht und zeitgleich die Fließfähigkeit erhöht und somit die Verarbeitung vereinfacht.

Des Weiteren ist ABS mit einer guten Widerstandsfähigkeit ausgestattet, bietet eine hohe Festigkeit mit weitaus geringerer Sprödigkeit als PLA, verursacht nur geringe Kosten von ca. 20 bis 40 Euro pro Kilogramm und lässt sich sehr gut nachbearbeiten, inklusive Glättung per Acetondampf, wodurch ABS eine hervorragende Oberflächengüte erreicht.

Der größte Nachteil von ABS ist die erschwerte Verarbeitung, da es anfällig für Warping ist. Dadurch wird eine beheizte Bauplatte unumgänglich und ein geschlossenes Druckgehäuse sehr empfehlenswert. Des Weiteren entstehen bei der Verarbeitung von ABS giftige Dämpfe, was den Einsatz in sehr kleinen Unternehmen und Bildungseinrichtungen erschwert und auch dieses Material ist feuchtigkeitsanfällig, wenn auch nicht so stark wie PLA.

ABS konnte sich aufgrund seiner Eigenschaften vor allem im Konsumgüterbereich für eine Vielzahl von Gehäuseanwendungen durchsetzen. Durch seine guten elektrischen Isoliereigenschaften findet das Material häufig für Gehäuse von Elektrogeräten, Computerzubehör, Haushaltseinrichtung und mehr gebrauch.

Aber auch in der Automobilindustrie, z. B. für Armaturenbretter und Innenverkleidungen, im Bauwesen, z. B. für Rohrleitungen und Armaturen, und im Werkzeugbau hat sich ABS-Filament inzwischen als präferiertes Material durchgesetzt – sowohl für Prototypen als auch für Endverbrauchsteile.

PET / PETG

PET, oder Polyethylenterephthalat, ist für Plastikanwendungen im Bereich von Flaschen, Folien und Textilfasern der absolute Standard. Im 3D-Druck kommt zumeist das mit Glycol modifizierte PETG zum Einsatz, da diese Modifikation die Kristallisation hemmt und die nötige Schmelztemperatur senkt. Außerdem erhöht das Glycol die Zähigkeit und verringert die Sprödigkeit im Gegensatz zu klassischem PET.

PET- / PETG-Filament kann unter anderem dank seiner hervorragenden Kombination aus Stärke und Flexibilität, die durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Risse und Brüche auch unter schweren Belastungen komplettiert wird.

Ebenfalls besitzt PET- / PETG-Filament eine sehr hohe Chemikalien- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, eine hohe Oberflächengüte, günstige Anschaffungskosten mit ca. 20 bis 40 Euro pro Kilogramm und einer PLA-ähnlichen Verarbeitungsschwierigkeit dank geringer Warpingneigung und keinen giftigen Dämpfen bei Verarbeitung.

Genau wie PLA kann PET / PETG jedoch nicht mit Hitzebeständigkeit punkten. Bereits bei Temperaturen ab 75 bis 80 °C ist es nicht mehr nutzbar. PET / PETG ist außerdem sehr anfällig für Kratzer durch fehlende Abriebfestigkeit und die unvollständige UV-Beständigkeit macht die Nutzung in Außenbereichen, wofür die sehr hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit ideal ist, nur unter bestimmten Umständen möglich.

PET- bzw. PETG-Filament wird auch bei Verarbeitung im 3D-Druck sehr häufig bei Verpackungsanwendungen genutzt. Beispielsweise bei Getränke- und Ölflaschen, Salatschalen und Joghurtbechern sowie Kosmetikverpackungen hat sich die Verarbeitung von PET / PETG per Additiver Fertigung dank der hohen Produktionsgeschwindigkeit und kostengünstigen Herstellung durchgesetzt.

Aber auch bei der Herstellung von Schutzhüllen, besonders in feuchten oder chemisch belasteten Umgebungen, Funktionsprototypen für eine Vielzahl von Industrien und Outdoor-Komponenten, die nicht mit zu viel UV-Strahlung in Kontakt kommen, ist PET / PETG eine ideale Wahl.

PP

Polypropylen (PP) ist ein teilkristalliner Thermoplast und der am zweithäufigsten verwendete Standardkunststoff hinter Polyethylen (PE) und auch im 3D-Druck erfreut sich dieses Material immer größerer Beliebtheit.

Diese Beliebtheit rührt aus der hervorragenden Hitzebeständigkeit von bis zu 110 °C sowie einer hervorragenden Robustheit und Strapazierfähigkeit. PP-Filament bietet außerdem ein für Standardthermoplaste außergewöhnliches Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, wodurch ohne Verlust von mechanischer Belastbarkeit das Gewicht in verschiedenen Anwendungsgebieten reduziert werden kann.

Weitere positive Eigenschaften von PP-Filament umfassen die sehr glatte Oberfläche, eine gute Beständigkeit gegen Säuren, Basen und Lösungsmitteln, eine sehr hohe Zähigkeit, gute Flexibilitätseigenschaften und eine sehr geringe Wasseraufnahme inklusive wasserabweisenden Fähigkeiten.

Diese ganzen Eigenschaften zu verdrucken ist im Vergleich zu anderen Standardthermoplasten – selbst ABS – schwierig. PP-Filament benötigt Temperaturen zwischen 220 und 250 °C zur Verarbeitung, hat einen relativ starken Hang zu Warping und Schrumpfung und kann bei zu niedrigen Temperaturen oder falscher Kalibrierung schnell zu Verstopfungen im Extruder führen. Des Weiteren haftet es nicht gut auf vielen Standard-Bauplatten, wodurch spezielle Haftungsmethoden oder Druckbettbeschichtungen nötig sind, um PP zu drucken. Auch der Preis ist mit 30 bis 60 Euro pro Kilogramm im höheren Bereich der Standardthermoplaste.

Der größte Anwendungsbereich bei PP-Filamenten ist wie auch bei PET- / PETG-Filamenten die Verpackungsindustrie. Der großflächige Einsatz von PP-Filamenten ist hierbei vor allem bei Lebensmittelbehältern und Folien zu beobachten, wobei in Zukunft sicherlich noch weitere Anwendungsfelder in diesem Gebiet eröffnet werden.

PP stellt in gewisser Hinsicht auch den Übergang zu unserer nächsten Kategorie dar, denn auch bei technischen Anwendungen kann PP zum Einsatz kommen, z. B. bei Funktionsprototypen, Dichtungen, Schläuchen und Behältern. Auch im Automobil- und Maschinenbau finden sich erste Anwendungen für PP-Filament, wobei auch hier die Zukunft sicherlich noch mehr Möglichkeiten offenhalten wird.

Technische Thermoplaste

Technische Thermoplaste zeichnen sich unter anderem durch verbesserte mechanische, thermische und chemische Eigenschaften aus und sind für technische Anwendungen, beispielsweise in der Automobil- oder Chemieindustrie, vorgesehen.

In dieser Kategorie werden wir uns TPE / TPU, Nylon, PC und PBT anschauen – begonnen mit dem Garanten für maximale Elastizität!

TPE / TPU

TPE, die Abkürzung für Thermoplastische Elastomere, ist genau genommen keine Bezeichnung für ein spezifisches Filament, sondern ein Überbegriff für mehrere verschiedene Filamente – darunter TPA, TPC und TPU. Im Filament-3D-Druck wird zumeist TPU verwendet, weshalb das Hauptaugenmerk in diesem Blogpost auf eben dieses gelegt wird.

Alle TPE-Filamente haben jedoch eine große Gemeinsamkeit – Elastizität. Die Materialien sind dafür bekannt, extraordinäre Bruchdehnung zu liefern, wobei TPU mit einer Bruchdehnung zwischen 300 und 600 % diese Eigenschaft zweifellos gemeistert hat.

TPU darüber hinaus eine große Auswahl an verschiedenen Shore-A-Härten, zwischen 60 und 95, eine sehr hohe chemische Beständigkeit, hervorragende Abriebfestigkeit und mechanische Belastbarkeit sowie ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Witterung.

Der größte Nachteil von TPU ist die geringere Druckgeschwindigkeit als bei anderen, härteren Filamenten. Um Präzision und maximale Qualität zu gewährleisten, sollte TPU durchschnittlich zwischen 20 und 50 % langsamer gedruckt werden als beispielsweise PLA. Zusätzlich sind Bowden-Extruder nicht für TPU-Filamente geeignet, da es bei diesen schnell zu Verstopfungen kommen kann, und die Kosten sind mit 30 bis 60 Euro etwas höher als bei den meisten Standardfilamenten.

Die größte Anwendungssparte für TPU-Filamente sind Stoßdämpfer aller Art. Ob im großen Format in z. B. Kraftfahrzeugen oder im kleinen Format wie bei Schutzhüllen, Dichtungen und Membranen – die hohe Elastizität in Kombination mit der hervorragenden Abriebfestigkeit machen TPU zur idealen Wahl.

Zusätzlich findet TPU unter anderem bei Gehäusen für tragbare Geräte, Sportausrüstung wie Fahrradgriffe und Schuhsohlen, Schutzausrüstung wie Kniepolstern und Handschuhen sowie in der Medizintechnik Anwendung.

Nylon

Nylon-Filamente, häufig auch als PA-Filamente bezeichnet, umfassen mehrere verschiedene Nylonarten, beispielsweise Nylon 6, Nylon 6/66 oder Nylon 12, die mit unterschiedlichen Spezifikationen ausgestattet sind. Hierbei werde ich, um die Übersichtlichkeit aufrechtzuerhalten, alle Nylon-Filamente zusammenfassen und die generellen Eigenschaften und Anwendungsgebiete dieser Filamentart aufzeigen.

Nylon sticht mit einer herausragenden Zugfestigkeit in Kombination mit sehr hoher Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und mechanische Belastungen hervor. Nylon kann sich problemlos unter Belastung verformen, ohne dabei Risse zu bilden oder gar zu brechen – und das mit einer sehr hohen Langlebigkeit.

Diese Haupteigenschaften werden mit einer sehr hohen Verschleißfestigkeit, was Nylon-Filamente für bewegliche mechanische Bauteile prädestiniert, einer hervorragenden Chemikalienbeständigkeit und einer moderaten Hitzebeständigkeit von 80 bis 100 °C abgerundet.

Leider sind diese Eigenschaften mit einem schwierigen Druckprozess verbunden. Nylon ist hygroskopisch, was eine trockene Lagerung und eine dedizierte Trocknung vor dem Druck unumgänglich macht, benötigt Drucktemperaturen von 220 bis 240 °C und ist zusätzlich anfällig für Warping und Schrumpfung. Außerdem ist es mit einem Preis von 40 bis 70 Euro pro Kilogramm auch relativ kostspielig.

Dieser vermehrte Aufwand lohnt sich jedoch insbesondere bei Maschinenkomponenten, die hohen Verschleißwiderstand und herausragende Festigkeit benötigen. Aus Nylon-Filamenten können beispielsweise hochqualitative Zahnräder, Buchsen, Kugellager, Flanschen und viele weitere Maschinenbauteile produziert werden, die mit Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit zu überzeugen wissen.

Auch bei technischen Funktionsprototypen und Anschauungsmodellen in der Chemie- und Automobilindustrie sowie bei Sport- und Outdoorausrüstung haben sich die Eigenschaften von Nylon-Filamenten bewährt und sind dort nicht mehr wegzudenken.

PC

Polycarbonat-Filament ist ein thermoplastisches Polymer, welches durch Polymerisation von Kohlensäureester hergestellt wird. Es ist eines der wenigen Filamente, welches eine hohe Transluzenz aufweist und sich somit speziell bei Anwendungen, die ein höheres Maß an Lichtdurchlässigkeit erfordern, durchgesetzt hat.

Neben dieser Transluzenz ist PC-Filament auch für seine hohe Hitzebeständigkeit bekannt. PC kann langfristige Temperaturen von bis zu 130 °C aushalten und es existieren auch einige PC-Varianten, welche die UL-94 V-0 Zertifizierung für Flammhemmung erhalten haben.

PC bietet außerdem eine sehr hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit, ist widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen und Stöße, eine ästhetische glatte Oberflächengüte, eine gute Witterungsbeständigkeit sowie eine sehr hohe Steifigkeit.

Diese Steifigkeit führt jedoch auch dazu, dass PC-Filament nicht sonderlich flexibel ist. Es liefert zwar eine gewisse Resistenz gegen Brüche, aber bei großen oder dauerhaften Verformungen wird PC-Filament nicht standhalten. Des Weiteren ist es anfällig gegenüber Lösungsmitteln wie Aceton, die Preise sind mit bis zu 100 Euro pro Kilogramm mitunter die Höchsten von technischen Thermoplasten und die Verarbeitung ist ähnlich schwierig wie bei Nylon, wobei sogar noch höhere Temperaturen von 260 bis 300 °C zur Verarbeitung benötigt werden.

PC-Filament konnte sich vor allem in der Herstellung von Fertigungshilfsmitteln aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit, Langlebigkeit und Hitzebeständigkeit durchsetzen. Dabei kann es für Werkzeuge, Halterungen, Vorrichtungen, Formen und vieles mehr verwendet werden.

Daneben kommt PC vor allem in dem bereits erwähnten Anwendungsgebiet von lichtdurchlässigen Komponenten zum Einsatz, beispielsweise Anschauungsmodelle für komplexe innenliegende Geometrien, und auch für Maschinenteile, Gehäuse und Funktionsprototypen ist PC-Filament sehr gut geeignet.

PBT

PBT ist ein teilkristalliner Thermoplast, welcher bis dato noch relativ selten im 3D-Druck verwendet wird, aber vor allem in der Elektronikindustrie immer häufiger zum Einsatz kommt.

Diesen Einsatz verdankt PBT-Filament seinen sehr guten elektrischen Eigenschaften, mitunter dem hervorragenden Volumenwiderstand von bis zu 10^16 Ohm·cm, der hohen Durchschlagsfestigkeit von etwa 20 bis 30 kV/mm und einer Kriechstromfestigkeit mit einem CTI-Wert (Comparative Tracking Index) von zumeist über 600 Volt.

Zusätzlich ist PBT sehr hitzebeständig und kann kurzfristige Temperaturen von bis zu 240 °C und langfristige Temperaturen von bis zu 140 °C aushalten. Zudem existieren auch viele flammhemmende Versionen von PBT-Filament. Außerdem hat es eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme und besitzt eine fantastische mechanische Festigkeit und Robustheit.

Wie beim vorangegangenen PC-Filament kann auch bei PBT die fehlende Flexibilität zu Schwierigkeiten bei gewissen Anwendungen führen. Durch eine hohe Zähigkeit erreicht PBT zwar immerhin eine mäßige Bruchresistenz, für Anwendungen mit stärkeren Verformungen ist es trotzdem nicht geeignet. Die Verarbeitung reiht sich mit den anderen technischen Thermoplasten in der Kategorie „anspruchsvoll“ ein und der Preis ist mit 40 bis 70 Euro pro Kilogramm ebenfalls auf einem Niveau mit anderen technischen Thermoplasten.

Wie bereits erläutert, kommt PBT-Filament hauptsächlich in der Elektronikindustrie zum Einsatz. Hierbei kann es für Steckverbinder, Schaltergehäuse, Isolatoren, Spulenkörper, Leiterplattenhalterungen und viele weitere genutzt werden.

Auch in der Automobilindustrie ist PBT zu finden, wenn es um Komponenten geht, die hohe Festigkeit sowie Temperatur- und Chemikalienresistenz benötigen und auch Werkzeuge, Halterungen und Prototypen sind mit PBT möglich.

Hochleistungsthermoplaste

Hochleistungsthermoplaste wurden für die anspruchsvollsten aller Anwendungsgebiete, beispielsweise die Luft- und Raumfahrt, entwickelt und glänzen unter anderem mit außergewöhnlicher Hitzebeständigkeit und extraordinären mechanischen Eigenschaften.

In dieser Kategorie werden wir carbonfaserverstärkte Filamente, PPS und PEEK anschauen – begonnen mit dem Material der Wahl für einer Verringerung des Gewichts!

Carbonfaserverstärkte Filamente

Carbonfaserverstärkte Filamente bestehen stets aus einem Matrixmaterial, beispielsweise PLA, ABS oder Nylon, welches mit Kohlenstofffasern mit einem Durchmesser von fünf bis sieben Mikrometern verbunden wird, um die Eigenschaften der Carbonfasern mit denen des Matrixmaterials zu kombinieren. Der Massenanteil der Carbonfasern ist dabei zumeist zwischen 15 und 20 Prozent.

Die exakten Eigenschaften eines carbonfaserverstärkten Materials hängen vom Matrixmaterial ab – grundsätzlich bietet die Verbindung mit Carbonfasern jedoch den Vorteil einer Erhöhung der Steifigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion. Aufgrund dieser verbesserten mechanischen Eigenschaften können Wandstärken signifikant reduziert werden, was zu Gewichtseinsparungen bis zu 30 % führen kann, ohne die Belastbarkeit zu beeinträchtigen.

Weitere Eigenschaften, die durch eine Carbonfaserverstärkung verbessert werden, umfassen die Hitzebeständigkeit, die Abriebfestigkeit, die Steifigkeit, die mechanische Belastbarkeit und sogar die Verarbeitungsschwierigkeit, da Carbonfasern kaum Warpingneigung besitzen, ohne dabei die nötige Verarbeitungstemperatur signifikant zu erhöhen.

Warum trotzdem nicht jeder Drucker einfach Carbonfasern verarbeiten kann, liegt zumeist an den Düsen. Aufgrund der stark abrasiven Eigenschaften von Carbonfasern führt die Verwendung zu einem schnellen Verschleiß herkömmlicher Messingdüsen. Daher sind für diese Materialien spezielle, hochfeste Düsen aus gehärtetem Stahl, Wolfram oder Saphir erforderlich. Außerdem ist der Preis von carbonfaserverstärkten Filamenten um bis zu 150 % höher im Vergleich zum reinen Matrixmaterial und die Oberfläche wird durch die Carbonfasern rauer als beim reinen Matrixmaterial.

Die verbesserte Gewichtsoptimierung von carbonfaserverstärkten Filamenten hat sich unter anderem in der Automobilindustrie und dem Motorsport durchgesetzt. Spoiler, Verkleidungen, Stoßdämpfer, Strukturbauteile, Armaturenbretter, Motorabdeckungen und eine Vielzahl weitere Komponenten für Fahrzeuge lassen sich mit carbonfaserverstärkten Filamenten leichter und damit energieeffizienter als jemals zuvor herstellen.

Weitere Anwendungsgebiete, die von dieser Gewichtsoptimierung profitieren, sind die Luft- und Raumfahrt, das Militärwesen sowie der Sportsektor. Außerdem lassen sich auch Hochleistungswerkzeuge mit carbonfaserverstärkten Filamenten drucken, die dank dem geringeren Gewicht einfacher zu handhaben sind und trotzdem die nötige Leistungsfähigkeit besitzen.

PPS

PPS ist mit seiner Entdeckung bereits 1888 durch Charles Friedel und James Mason Crafts einer der ältesten Hochleistungskunststoffe, wobei die Kommerzialisierung von PPS noch knapp 80 Jahre auf sich warten ließ, und gegen Ende der 2010er-Jahre wurde es schließlich auch für den 3D-Druck zertifiziert.

Der größte Vorteil von PPS ist seine extraordinäre Chemikalienresistenz. Lediglich eine begrenzte Anzahl hochaggressiver Substanzen vermag das Material in konzentrierter Form anzugreifen und zu schädigen. Zu diesen zählen äußerst starke Säuren wie Fluorwasserstoffsäure, konzentrierte Laugen (z. B. Natronlauge) sowie Lösungsmittel wie Benzol oder Dichlormethan.

In Sachen Hitzebeständigkeit spielt PPS-Filament auch in der Champions League. Mit dauerhafter Hitzeresistenz bis zu 260 °C und einer inhärenten Flammhemmung eignet sich dieses Material also ebenfalls für Hochtemperaturanwendungen. Zusätzlich besticht das Material mit einer hohen mechanischen Stabilität, geringer Feuchtigkeitsaufnahme und einer, zumindest mit anderen Hochleistungsthermoplasten verglichen, relativ einfachen Verarbeitung dank sehr geringer Warpingneigung.

Allerdings werden für PPS Drucktemperaturen von mindestens 300 °C benötigt, was die allermeisten Druckanlagen nicht erreichen können. Ebenfalls werden spezielle Düsen auf gehärtetem Stahl oder Rubin benötigt und die Materialkosten sind mit 150 bis 250 Euro pro Kilogramm zweifellos im höheren Bereich angesiedelt.

Durch seine außergewöhnliche Chemikalienbeständigkeit ist die Chemieindustrie natürlich einer der absoluten Hauptanwendungsbereiche. Einige spezifische Applikationen umfassen Filtermedien, Dichtungsringe, Pumpenteile, Membranen und Rohrleitungen.

Weitere Anwendungsgebiete von PPS-Filament umfassen Gehäuse, Maschinenteile, Halterungen und Strukturbauteile in Industrien wie der Automobilbranche, Elektronikindustrie und der industriellen Serienfertigung.

PEEK

PEEK hat sich für die anspruchsvollsten aller Anwendungen aufgrund seiner unvergleichlichen mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften als wahres Wundermittel erwiesen.

PEEK-Filament besitzt eine herausragende Resistenz gegen beinahe alle organischen wie anorganischen Chemikalien sowie zusätzlich gegen Gamma- und Röntgenstrahlung und bis ca. 280 °C auch vollständig gegen Hydrolyse.

Temperaturen sind ein gutes Stichwort, denn auch hier ist PEEK einzigartig. 250 °C sind für PEEK-Filamente auch dauerhaft kein Problem und kurzfristig kann PEEK sogar bei 300 °C ohne Verlust seiner Eigenschaften arbeiten. Außerdem ist es enorm abriebfest, bietet herausragende Steifigkeit, Zähigkeit, Zug- und Biegefestigkeit und ist biokompatibel.

Warum nutzen also nicht alle Industrien, die nicht gerade flexible Bauteile benötigen, PEEK? Der größte Grund ist der sehr hohe Preis von 300 bis 600 Euro pro Kilogramm. Außerdem ist PEEK mitunter das am schwersten zu verarbeitende Filament mit hoher Warpingneigung und nötigen Temperaturen von bis zu 400 °C.

Nichtsdestotrotz hat PEEK in bestimmten Industrien eine Vorreiterrolle für den 3D-Druck eingenommen – insbesondere in der Raumfahrt. Hier kommen Bauteile mit extremsten Temperaturen sowie einer Vielzahl von Chemikalien in Berührung und ein Ausfall einer kleinen Komponente könnte nicht nur massive Mengen an Geld, sondern auch Menschenleben kosten, weswegen in der Raumfahrt maximale Gesundheit an der Tagesordnung steht – und diese bietet PEEK-Filament.

Ein weiterer großer Einsatzbereich ist die Medizin, in welcher dank der Biokompatibilität von PEEK Implantate wie Schädelknochen oder chirurgische Werkzeuge hergestellt werden können. Daneben kommt PEEK auch noch in der Chemieindustrie, der Elektronik und in der Luftfahrt zum Einsatz.

Fazit

Filamentarten gibt es wie Sand am Meer – was auch die Länge dieses Blogposts erklärt. Dabei gibt es noch viele weitere potenzielle Filamente, welche wir aber aus Zeitgründen nicht ebenfalls in diesem Blogpost besprochen haben.

Trotzdem hoffe ich, dass ich mit diesem Überblick über einige der verbreitetsten Filamente etwas Licht ins Dunkel bringen konnte, was die richtige Auswahl für bestimmte Anwendungen und Industrien angeht.

In einem der nächsten Blogposts werden wir uns dann die verschiedenen Arten von Resinen im 3D-Druck anschauen, um auch dort einen idealen Überblick zu geben.

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit – und bis zum nächsten Blogpost!