Welches Material wird in einem 3D-Drucker verwendet?

Die Wahl des richtigen Materials ist eine der wichtigsten Entscheidungen in jedem 3D-Druck-Workflow. Während der Druckertyp und das Modell vorgeben, wie ein Objekt hergestellt wird, ist es das Material, das bestimmt, wie gut es funktioniert. Von einfachen PLA-Filamenten bis hin zu hochentwickelten pulverbasierten Nylons ist das Spektrum der 3D-Druckermaterialien breiter denn je – jedes mit unterschiedlichen mechanischen, thermischen und optischen Eigenschaften. Von allen additiven Fertigungsverfahren ist das Selektive Lasersintern (SLS) dafür bekannt, dass es industrietaugliche Leistung mit Materialvielfalt kombiniert, insbesondere bei Funktionspolymeren wie PA12 oder TPU.

In diesem Abschnitt gehen wir die wichtigsten Kategorien von 3D-Druckmaterialien durch, ihre wichtigsten Eigenschaften und wie sie auf die verschiedenen Technologien und Anwendungen abgestimmt sind.

Materialtypen nach Technologie

Welches Material ein 3D-Drucker verwendet, hängt weitgehend von seiner Drucktechnologie ab. Jede Kategorie hat spezifische Materialformate – Filament, Harz, Pulver oder Flüssigkeit – und verfügt über einen eigenen Leistungsumfang.

Filamentbasierte (FDM/FFF) Materialien

FDM-Drucker verwenden in der Regel thermoplastische Filamente. Diese sind erschwinglich, weithin verfügbar und in einer Vielzahl von Qualitäten und Ausführungen erhältlich. PLA (Polymilchsäure) wird häufig für das allgemeine Prototyping verwendet, da es leicht zu drucken und biologisch abbaubar ist. Für robustere Anwendungen bieten ABS, PETG, ASA und Polycarbonat eine bessere thermische und mechanische Festigkeit. Einige Hochleistungsfilamente – wie PEEK oder PEI – erfordern aufgrund ihrer hohen Verarbeitungstemperaturen Maschinen für den industriellen Einsatz.

Harzbasierte Materialien (SLA/DLP)

SLA- und DLP-Drucker verwenden lichtempfindliche Harze, die unter UV-Licht aushärten. Diese Materialien bieten eine hohe Detailgenauigkeit und glatte Oberflächen, was sie ideal für die Herstellung von Prototypen in den Bereichen Zahnmedizin, Schmuck und Optik macht. Sie neigen jedoch dazu, spröder zu sein als Thermoplaste. Technische Kunststoffe bieten jetzt eine verbesserte Haltbarkeit, Flexibilität oder Hitzebeständigkeit – aber sie müssen immer noch nachgehärtet werden und sind im Allgemeinen nicht so widerstandsfähig wie ihre FDM- oder SLS-Pendants.

Materialien auf Pulverbasis (SLS/DMLS)

SLS-Drucker (Selective Laser Sintering) verwenden pulverförmige Thermoplaste wie PA12, PA11 oder TPU – Materialien, die eine hervorragende mechanische Festigkeit, Isotropie und Designfreiheit bieten. Sie werden häufig für Funktionsteile, Gehäuse und Kleinserien verwendet. DMLS- und SLM-Technologien verwenden Metallpulver – wie Aluminium, Edelstahl oder Titan – um Hochleistungsmetallteile Schicht für Schicht zu drucken. Diese eignen sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik.

Vergleich der Materialeigenschaften von 3D-Druckern

Jede Materialfamilie bringt Kompromisse in Bezug auf Festigkeit, Haltbarkeit, Temperaturtoleranz und Druckfähigkeit mit sich. Hier ist ein vereinfachter Vergleich der häufig verwendeten Typen.

Wie Sie das richtige 3D-Druckmaterial auswählen

Bei der Auswahl eines Materials kommt es nicht nur auf den Preis oder die Verfügbarkeit an. Sie sollten berücksichtigen:

• Mechanische Anforderungen: Muss das Teil Belastungen, Biegungen oder Stößen standhalten?
• Umgebungsbedingungen: Wird es Hitze, UV-Strahlung oder Feuchtigkeit ausgesetzt sein?
• Ästhetische Anforderungen: Sind Oberflächenbeschaffenheit oder Farbabstimmung wichtig?
• Nachbearbeitungsmöglichkeiten: Kann es effektiv lackiert, beschichtet oder poliert werden?
• Regulierungsstandards: Muss es biokompatibel oder lebensmittelecht sein?

Einige Materialien, wie PLA, sind einfach zu verwenden, aber nicht haltbar. Andere, wie PA12 oder PEEK, bieten eine außergewöhnliche Festigkeit, erfordern aber eine fortschrittliche Ausrüstung. Richten Sie die Wahl des Materials immer nach den Leistungsanforderungen Ihrer Anwendung aus – und denken Sie daran, dass das, was für einen Prototyp funktioniert, nicht unbedingt für ein Produktionsteil geeignet ist. Für Teile, die sowohl Präzision als auch Haltbarkeit erfordern, sind SLS-Nylonmaterialien wie PA12 oft die ausgewogenste Wahl zwischen Leistung und Druckbarkeit.

Fazit

Der 3D-Druck unterstützt eine breitere Palette von Materialien als je zuvor, von einfachen Kunststoffen bis hin zu Hochleistungspolymeren und Metallen. Die Materialeigenschaften von 3D-Druckern zu verstehen und sie auf Ihre Ziele abzustimmen, ist der Schlüssel, um das volle Potenzial der additiven Fertigung zu erschließen. Ganz gleich, ob Sie die Optionen für ein einzelnes Teil vergleichen oder einen vollständigen Leitfaden für 3D-Druckermaterialien erstellen, die richtige Wahl kann den Unterschied in der Druckqualität, der Zuverlässigkeit und dem langfristigen Wert ausmachen.

FAQ: 3D-Drucker-Materialien

Entdecken Sie auch

1. Polymere im 3D-Druck
2. 3D-Druck von Metallen
3. Biokompatible Materialien für den 3D-Druck
4. Rohmaterialien für den 3D-Druck
5. 3D-Druck von Verbundwerkstoffen
6. Recyceltes 3D-Druck-Filament
7. 3D-Druck flexibel
8. Filamenttypen für den 3D-Druck
9. 3D-Druck stärkstes Material
10. 3D-Druck von Polymeren mit Formgedächtnis
11. SLS-Keramik
12. SLS-Glas
13. SLS-Holz
14. Materialien für SLS: Leitfaden

Verwandte Kategorien

3D-Druck-Technologien

Anwendungen des 3D-Drucks

Design für 3D-Druck