Filamentvergleich – Druckeinstellungen, Materialeigenschaften und Herstellerauswahl

Unser Filamentvergleich zeigt Dir auf einen Blick alle wichtigen Druckeinstellungen, um optimale Druckergebnisse zu erlangen. Denn nicht nur für Einsteiger, 3D-Drucken ist nicht immer ganz einfach und die Druckeinstellungen können nicht einfach mal “nach Gefühl” gewählt werden. Jedes Filamentmaterial ist anders. Hinzu kommt, dass selbst artgleiches Filament unterschiedlicher Filamenthersteller andere Einstellungen benötigen.

Filamentvergleich – die wichtigsten Druckeinstellungen

Die folgende Vergleichstabelle zeigt dir zum jeweiligen Material, welche Drucktemperatur, Druckbetttemperatur und Druckoberfläche Du benötigst. Außerdem, ob zum Drucken eine Kühlung sowie ein geschlossenes Gehäuse notwendig bzw. emfphlen wird. Spezifikationen richten sich danach, ob ggf. spezielle Düsen für die Verarbeitung des Kunststoffs notwendig sind.

Material	Drucktemperatur[1]	beheiztes Bett[2]	Druckoberfläche[3]	Kühlung[4]	Gehäuse[5]	Spezifikationen[6]
ABSAcrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat	210 - 250 °C	ja95 - 115 °C	Kapton KlebebandABS Suspension	nicht notwendig	empfohlen	-
ASAAcrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymer	220 - 245 °C	ja90 - 110 °C	Kapton KlebebandPET Druckplatte/ KlebefolieABS/ASA Suspension	nicht notwendig	empfohlen	-
Carbon, CFKz.B. carbonfaserverstärkte PLA-/ ABS-Mischungen	200 - 230 °C	optional45 - 60 °C	GlasplatteMalerkrepp/ Blue TapePEI Druckplatte/ KlebefolieKlebestift	ja	nicht notwendig	verschleißfeste und gehärtete Stahldüseggf. größerer Düsendurchmesser notwendig
HiPSHigh Impact Polystyrene - hochschlagfestes Polystyrol	230 - 245 °C	ja100 - 115 °C	GlasplatteKapton KlebebandKlebestiftPET Druckplatte/ Klebefolie	nicht notwendig	empfohlen	-
Holz (Laywood)PLA-Holzfilament	190 - 220 °C	optional45 - 60 °C	GlasplatteMalerkrepp/ Blue TapeKlebestiftPEI Druckplatte/ Klebefolie	ja	nicht notwendig	ggf. größerer Düsendurchmesser notwendig
MetallPLA-Metallpulver-Filament	190 - 220 °C	optional45 - 60 °C	Malerkrepp/ Blue TapeKlebestiftPEI Druckplatte/ Klebefolie	ja	nicht notwendig	verschleißfeste und gehärtete Stahldüseggf. größerer Düsendurchmesser notwendig
PA/ NylonPolyamid/ PA 66 - Nylon	225 - 265 °C	ja70 - 90 °C	KlebestiftPEI Druckplatte/ Klebefolie	nicht notwendig	empfohlen	Vollmetalldüse von Vorteil
PCPolycarbonat	260 - 310 °C	ja80 - 120 °C	PEI Druckplatte/ Klebefoliespezieller Kleber für PCKlebestift	nicht notwendig	ja	Vollmetalldüse notwendig
PETGPolyethylenenterephthalat-Glycol	230 -250 °C	empfohlen75 - 90 °C	KlebestiftMalerkrepp/ Blue Tape	ja	nicht notwendig	-
PLAPolylactid Acid - Polylactide	185 - 220 °C	ja45 - 65 °C	GlasplatteMalerkrepp/ Blue TapeKlebestiftPEI Druckplatte/ Klebefolie	ja	nicht notwendig	-
PPPolypropylen	220 - 250 °C	ja85 - 100 °C	KlebebandPP Druckplatte/ Klebefolie	ja	empfohlen	-
PVAPolyvinylalkohol	185 - 200 °C	optional45 - 60 °C	PEI Druckplatte/ KlebefolieMalerkrepp/ Blue Tape	ja	nicht notwendig	-
Steinsandsteinartiges Filament	165 - 210 °C	optional45 - 60 °C	GlasplatteMalerkrepp/ Blue TapeKlebestiftPEI Druckplatte/ Klebefolie	ja	nicht notwendig	ggf. größerer Düsendurchmesser notwendig
TPE (TPC, TPU)thermoplastische Elastomere	225 - 245 °C	optional45 - 60 °C	PEI Druckplatte/ KlebefolieMalerkrepp/ Blue Tape	ja	nicht notwendig	Extruder mit Direktantrieb empfohlen

Filamentvergleich – Materialeigenschaften

Hier findest Du die wichtigsten Materialeigenschaften, sowie Vorteile als auch Nachteile. Diese sind vor allem für die Auswahl des richtigen Filaments wichtig.

Material	Vorteile	Nachteile
ABSAcrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat	kostengünstig steif verschleiß- und schlagfest gute Hitzebeständigkeit	bildet gesundheitsschädliche Dämpfe beim Drucken neigt zum Schrumpfen und zu Ungenauigkeit
ASAAcrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymer	steif schlagfest hohe UV-Beständigkeit gute Hitzebeständigkeit	bildet gesundheitsschädliche Dämpfe beim Drucken
Carbon, CFKz.B. carbonfaserverstärkte PLA-/ ABS-Mischungen
HiPSHigh Impact Polystyrene - hochschlagfestes Polystyrol	sehr steif schlagfest wasserbeständig geeignet für Support-Strukturen, besonders für ABS - löslich in d-Limonene
Holz (Laywood)PLA-Holzfilament
MetallPLA-Metallpulver-Filament
PA/ NylonPolyamid/ PA 66 - Nylon	hart und flexibel hoch schlagfest gute Abriebfestigkeit gute Hitzebeständigkeit ermüdungsbeständig	hygroskopisch - nicht für feuchte Umgebungen verwendbar muss vor Feuchtigkeit geschützt gelagert werden
PCPolycarbonat	hochfest und langlebig hoch schlagfest hohe Hitzebeständigkeit transparent kann gebogen werden, ohne zu brechen	sehr hygroskopisch
PETGPolyethylenenterephthalat-Glycol	steif chemisch beständig wasserbeständig ermüdungsbeständig glänzende und glatte Oberflächen möglich
PLAPolylactid Acid - Polylactide	kostengünstig einfach zu drucken - gute Maßgenauigkeit steif und zugfest	kann spröde werden schlechte UV-Beständigkeit schlechte Hitzebeständigkeit
PPPolypropylen	schlagfest und ermüdungsbeständig flexibel und weich gute Hitzebeständigkeit wasserbeständig	teuer und schwierig zu drucken
PVAPolyvinylalkohol	flexibel und weich wasserlöslich - besonders geeignet für Support-Struktur ermüdungsbeständig	muss vor Feuchtigkeit geschützt gelagert werden
Steinsandsteinartiges Filament
TPE (TPC, TPU)thermoplastische Elastomere	flexibel und weich exzellente Vibrationsdämpfung ermüdungsbeständig und langlebig schlagfest	schwierig zu drucken - ggf. unmöglich bei Bowden-Extrudern

Nächster Schritt: Hersteller auswählen

Hast Du das für Deinen Anwendungsfall richtige Filament ausgewählt, kommt für manche der schwierigste Schritt. Denn jetzt muss einer unter den zahlreichen Hersteller von 3D-Drucker-Filament ausgewählt werden.

Hier hat wohl jeder andere individuelle Kriterien für eine Kaufentscheidung. Wir möchten mit unserer Vergleichstabelle mit mehr als 75 Herstellern jedoch ein wenig Licht ins Dunkel bringen. Was uns dabei auch wichtig ist, immer auch einen Gedanken an die Nachhaltigkeit zu berücksichtigen.

Hinweise zum Filamentvergleich

1. Drucktemperatur

Die Drucktemperatur orienteiert sich in erster Linie an der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs. Sie wird vom Hersteller üblicherweise direkt auf der Filamentspule oder eben auf der mitgelieferten Verpackung angegeben. Jedoch findet man nie konkrete Angaben, sondern immer nur Temperaturbereiche. Erklären lässt sich dies, da die Drucktemperatur von mehreren Einflussfaktoren abhängig ist. Dies können sein:

• Druckgeschwindigkeit
• Kühlung
• beheiztes Bett
• tempererierter Druckraum
• gedrucktes Volumen (Layerhöhe, Düsendurchmesser, Druckgeschwindigkeit)
• Bowden-Extruder oder Direkt-Extruder
• Art des Hotends (Technologie, verwendetes Material)
• Düse/ Nozzle (Durchmesser, Material)
• Regelung der Drucktemperatur
• Messfehler bzw. Messungenauigkeit bei der Ermittlung der Drucktemperatur
• Umgebungseinflüsse (offenes oder geschlossenes Gehäuse, gut oder schlecht gelüfteter Raum, Verwendung einer Filteranlage, Umgebungstemperatur)
• Filamenthersteller, Filamentfarbe und ggf. auch Filamentcharge
• Alter und Lagerung des Filaments

Deshalb können auch wir keine genauen Drucktemperaturen angeben. So findest Du auch hier im Filamentvergleich immer einen Bereich, der jedoch so eng als möglich gehalten wurde.

Richtige Drucktemperatur ermitteln – der Temperaturturm

Wie Du siehst, ist es unmöglich, eine konkrete Temperatur für das Hotend anzugeben. Jedoch lässt sich die richtige Drucktemperatur über einen speziellen Testdruck relativ einfach selbst ermitteln: mit dem Temperaturturm oder auch Temp Tower/ Termperature Tower/ Heat Tower.

Auf Plattformen wie Thingiverse o. Ä. findest Du hierzu zahlreiche Türme, die Du hierfür verwenden kannst. Gib einfach den Suchbegriff Temp Tower bzw. Heat Tower ein und lade Dir die entsprechende STL-Datei herunter. Einige Temp Tower sind sogar so gestaltet, dass sich aus dem Testdruck auch sehr gut ermitteln lässt, welche Drucktemperatur die besten Ergebnisse für Bridging (Brückenbau), Overhang (Überhänge) oder Stringing (Fädenziehen) liefert.

Hast Du Dich also für einen Temperaturturm entschieden, kannst Du mit der Einstellung des Slicers Deiner Wahl (z.B. Cura) und letztendlich mit dem Test- oder besser Kaliebrierungsdruck loslegen. Folgende Schritte solltest Du dabei beachten:

1. Druckgeschwindigkeit und Layerhöhe so wählen, wie Du nachher auch drucken möchtest
2. Druckobjekt in Abschnitte unterteilen
3. Untere und obere Drucktemperatur für das Filamentmaterial ermitteln
4. Temperaturänderung pro Abschnitt einstellen (Intervalle von 5°C)
5. GCODE erstellen
6. Auf 3D-Drucker übertragen und Kalibrierungsdruck starten
7. Fertigen Druck entnehmen und bewerten

Bei der vor allem optischen Bewertung des gedruckten Temperaturturms solltest Du jetzt den Abschnitt ermitteln, der die für Dich besten Druckergebnisse liefert. Also bzgl. der Oberfläche, Maßhaltigkeit und ggf. der Überhänge und Brücken. Und schon hast Du die richtige Drucktemperatur ermittelt.

2. Beheiztes Bett – Druckbetttemperatur

Nicht alle 3D-Drucker besitzen ein Heizbett. ABS und einige andere Filamentmaterialien können mit einem solchen Gerät nicht gedruckt werden. Das Problem: ABS bspw. neigt sehr zum Warping. Die Ecken heben sich also ohne geeignete Gegenmaßnahmen vom Druckbett ab. Ein beheiztes Bett und die entsprechend richtige Druckbetttemperatur können diesen Effekt mindern oder sogar ganz verhindern.

Im Gegensatz zur Drucktemperatur muss die Temperatur des Druckbetts jedoch nicht ganz genau bestimmt werden. Es reicht also, wenn Du Dich an die Angaben im Filamentvergleich hältst. Also, ob zum gewählten Filament ein beheiztes Bett optional ist, empfohlen oder sogar benötigt wird und welcher Temperaturbereich geeignet ist.

Achte jedoch auch darauf, dass eine zu hohe Heizbetttemperatur nicht nur mehr Energie verbraucht, sondern das gedruckte Objekt auch unschön verformt. So können die typischen und sogenannten Elefantenfüße entstehen. Dabei wölben sich die Wände in Heizbettnähe nach außen.

3. Druckoberfläche und Haftung

Das Filamentmaterial ist entscheidend, wenn es um die Auswahl der richtigen Druckoberfläche sowie des ggf. verwendeten Zubehörs für die optimale Haftung darauf geht. Hierbei spielt vor allem die Neigung zum Warping eine wichtige Rolle. Deshalb lässt sich bspw. PLA auch relativ einfach drucken. Bei ABS sieht dies schon anders aus.

Je höher die Drucktemperatur und je größer das Schrumpfverhalten des gedruckten Werkstoffes, desto wichtiger ist die Auswahl der geeigneten Druckoberfläche bzw. Haftung. Grundlegend ist vor allem die erste gedruckte Layer/ Schicht. Diese muss eine ausreichend starke Haftung mit dem Druckbett eingehen. Jedoch nur so stark, dass der fertige Druck nachträglich auch ohne Beschädigung wieder entfernt werden kann.

Eine konkrete Empfehlung zur Druckoberfläche und Haftung zu geben, ist jedoch schwierig. Denn auch diese sind, ähnlich wie die optimale Drucktemperatur, von mehreren Einlussfaktoren abhängig. Deshalb empfehlen wir, mit unseren Angaben ein bisschen zu experimentieren.

Das geeignete Zubehör für die jeweils optimale Haftung kann folgendes sein:

• Druckoberflächen
  • Glasplatte
  • PP-/ PET-/ PEI-Dauerdruckplatten bzw. Klebefolien
  • beheiztes Druckbett

• Optimierung der Haftung
  • Hitzebeständiges Klebeband (Kapton Tape, Malerkrepp, Blue Tape)
  • Haftspray/ Sprühkleber oder ggf. einfaches Haarspray
  • Klebestift
  • spezielle Kleber (z.B. bei PC)
  • Kunststoff-Suspension wie z.B. eine ABS-Suspension

Neben der richtigen Auswahl der Druckoberfläche und Haftung, ist jedoch auch eine sach- und fachgerechte Anwendung jener ebenso wichtig. Außerdem sollte der Arbeitsschutz nie außer Acht gelassen werden – besonders, wenn man eine ABS-Suspension selbst herstellt.

Hilft jedoch alles Experimentieren nicht und das Druckobjekt möchte einfach nicht am Druckbett haften, sollten folgende Schritte evaluiert werden:

1. Ausrichtung und Nivellierung der Druckplatte zur Druckdüse
2. Druckeinstellungen überprüfen und ggf. anpassen
3. Druckbetttemperatur überprüfen und ggf. anpassen
4. Ggf. die Ausrichtung des Druckobjektes im Druckraum ändern
5. Ggf. konstruktive Änderungen am Druckobjekt vornehmen

4. Kühlung

Bei der Kühlung geht es im eigentlichen Sinne um die Bauteilkühlung. Dabei sorgt ein am Druckkopf platzierter Lüfter dafür, dass der geschmolzene Filamentwerkstoff direkt nach Austritt aus der Düse wieder erstarrt. Im besten Falle wird der Kunststoff in einen optimalen Bereich zwischen der jeweiligen Glasübergangs- und der Schmelztemperatur gekühlt. So wird eine ausreichend gute Verbindung der Layer erreicht, aber es kommt zu keiner weiteren plastischen Verformung des Filamentstranges.

Wird auf eine aktive Kühlung verzichtet, kann das Druckobjekt in sich instabil werden. Was gut für die Haftung der einzelnen Schichten aufeinander ist (Layeradhäsion), ist jedoch kontrapoduktiv für die Formbeständigkeit des Bauteils. Der thermoplastische Kunststoff bleibt nämlich auch noch eine Weile zähflüssig, nachdem er aus der Düse extrudiert wurde. Bei sehr kleinen und filigranen Geometrien kann es deshalb sein, dass die eine Layer noch nicht ausreichend erkaltet und damit ausgehärtet ist und der Druck einer neuen Layer schon begonnen wird. Hierbei bietet der Untergrund zu wenig Halt und es kann zu einem “Zerfließen” kommen.

Eine aktive Bauteilkühlung ist jedoch nicht bei jedem Filamentmaterial notwendig. Ausschlaggebend hierfür ist vor allem die individuelle Glastemperatur, aber auch die Drucktemperatur. Dies lässt sich an den zwei am häufigsten verwendeten Materialien sehr schön erklären:

• PLA
  • Kühlung wird empfohlen, da die Glastemperatur relativ gering ist (45–65 °C). Die Filamentstränge würden ihre zähflüssige bzw. weiche Konstistenz zu lange erhalten und sich aufgrunddessen ggf. verformen. Vor allem dann, wenn die nächste Schicht gedruckt wird.
• ABS
  • Kühlung ist nicht notwendig, da die Glastemperatur höher liegt (ca. 110 °C). Eine aktive Kühlung könnte dazu führen, dass das Material zu schnell und zu nah an der Glastemperatur liegt. Dies kann dazu führen, dass es spröde wird und die Verbindung der einzelnen Layer (Layeradhäsion) nicht ausreichend ist.

Hinweis zur Glastemperatur

Die Glastemperatur oder auch Glasübergangstemperatur beschreibt diejenige Temperatur, bei der ein Polymer in eine gummiartigen Zustand übergeht. Bei Filamenten ist sie wichtig zu wissen, da man durch sie auch den Einsatzbereich ermitteln kann. Wird das Bauteil auf diese Temperatur erhitzt, kommt es zu plastischen Verformungen.

5. 3D-Drucker-Gehäuse

Die wenigsten auf dem Markt erhältlichen FDM/ FFF 3D-Drucker für Privatanwender sind aktuell mit einem Gehäuse ausgestattet. Teils ist dies dem Umstand geschuldet, günstige Geräte anbieten zu können, teils, weil die Hersteller den Nutzen eines geschlossenen Gehäuses noch nicht vollends erkannt haben.

Ein 3D-Drucker-Gehäuse kann folgende Vorteile haben:

1. Konstante Temperatur im Druckraum
   • Bei einigen Filamentwerkstoffen wie bspw. beim ABS ist es sehr schwierig, ohne Gehäuse und bei allen Umgebungseinflüssen gute Druckergebnisse zu erhalten. Bedingt durch die zu schnelle Abkühlung des Kunststoffs und aufgrund seiner hohen Neigung zum Schrumpfen entstehen hohe innere Spannungen im Druckobjekt. Warping und Cracking (Brüche zwischen den einzelnen Layern) sind die Folge.
   • Ein geschlossenes Gehäuse sorgt für eine konstante Temperatur im Druckraum. Die richtige, materialabhängige Temperatur vorausgesetzt, können Druckprobleme und Druckfehler minimiert oder sogar ganz vermieden werden.
2. Filterung potenziell giftiger Gase und ultrafeine Partikel
   • In unserem Artikel “Ist Filament gesundheitsschädlich?” haben wir auf die potenziellen Gefahren hingewiesen, die beim Verarbeiten von Filemant entstehen. In der dort zitierten Studie wird jedoch auch darauf hingewiesen, dass die getesteten 3D-Drucker mit Gehäuse nur geringen Einfluss auf die Verhinderung der Emissionen besitzt. Dabei muss aber auch erwähnt werden, dass hier keine Filterung eingebaut war.
   • Ggf. sollte man bei allen Filamentwerkstoffen empfehlen, ein geschlossenes Gehäuse mit Filterung der beim 3D-Druck emittierten Gase und ultrafeine Partikel zu verwenden. Hier kann jeder selbst entscheiden, ob er ein solches System einsetzen möchte. Leider gibt es aber aktuell nur wenige auf dem Markt – z.B. Zimpure (hier kann sogar auf ein geschlossenes Gehäuse verzichtet werden), 3DPrintClean, box3d
3. Geräuschdämmung
   • Zuletzt ist auch die Geräuschentwicklung bei einem Desktop 3D-Drucker nicht zu unterschätzen. Im kommerziellen bzw. industriellen Einsatz würde das Arbeitsschutzgesetz zur Handlung und Schaffung von Gegenmaßnahmen auffordern. Im privaten Einsatz ist jedoch jeder selbst verantwortlich.
   • Ein entsprechend konstruiertes Gehäuse für 3D-Drucker kann erheblich zur Geräuschdämmung beitragen.

6. Spezifikationen

Fast alle gängigen FDM/ FFF 3D-Drucker stoßen irgendwann an ihre Grenzen, wenn es um die Verarbeitung bestimmter Filamentmaterialien geht. Alleine schon aufgrund der zum Teil benötigten sehr hohen Drucktemperaturen – Polycarbonat PC bis über 300 °C. Jedoch gibt es manchmal die Möglichkeit, Hardware nachzurüsten, um doch erfolgreich drucken zu können.

Gründe hierfür können folgende sein:

• Verstopfen der Düse durch
  • Füllstoffe wie Metall- oder Steinpulver
  • faserverstärkte Kunststoffmischungen mit bspw. Carbonfasern/ Kohlenstofffasern
• Zu schnelles Verschleißen der Düse durch
  • abrasive Materialien wie Carbonfasern, Metallpulver (wirkt wie Schleifmittel)
• Probleme beim Materialtransport zum Extruder/ zur Düse durch
  • elastisches Material

Durch bestimmte Spezifikationen am 3D-Drucker können diese Probleme vermieden werden.