Kunststoffe für 3D Drucker Filament

3D Drucker nutzen Filament als Werkstoff. Je nach Art des Druckers werden verschiedene Filamente verwendet. Die meisten nutzen jedoch Filament-Faden.

Hersteller von 3D Druckern geben an, welches Filament verwendet werden sollte. Jedoch gibt es mittlerweile immer mehr und unterschiedliche Arten, die sehr interessante Eigenschaften besitzen.

Herstellung von Kunststoff

Kunststoffe sind organische, polymere Werkstoffe, die synthetisch oder auch halbsynthetisch aus monomeren organischen Molekülen oder Biopolymeren hergestellt werden. Dabei besteht der Kunststoff aus Millionen sehr langer Molekülketten, die ineinander verschlungen sind und sich immer wiederholen.

Durch Kettenpolymerisation oder der Stufenpolymerisation aus Monomeren oder Copolymeren entstehen synthetische Kunststoffe. Halbsynthethische Kunststoffe hingegen entstehen durch Modifikation von natürlichen Polymeren. Biobasierte Kunststoffe werden durch Fermentation von Zucker oder Stärke hergestellt.

Kunststofferzeugnisse wie 3D-Drucker Filament werden aus sogenannten Vorprodukten hergestellt. Diese bestehen aus pulverisierter, gekörnter oder flüssiger Form. Aus den Formmassen (Pulver, Granulat) werden durch Pressen, Strangpressen (Extrudieren) oder Spritzgießen Formstoffe (Halbzeuge, Spritzgussteile) hergestellt.

Es kommt oft vor, dass den Formmassen organische oder anorganische Füllstoffe zugesetzt werden. Beispielsweise Holz, Gesteinsmehl oder Textilfasern. Dadurch werden die technischen Eigenschaften beeinflusst.

Kunststoffe im 3D Druck

Die verwendeten Kunststoffe sind die sogenannten Thermoplaste (griechisch “thermo” = Wärme). Sie besitzen die Eigenschaft, den Aggregatzustand bei Wärmeeinwirkung zu ändern. Immer beliebter werden auch thermoplastische Elastomere. Diese besitzen zusätzlich elastische Eigenschaften.

Bei Raumtemperatur sind Thermoplaste sie hart-elastisch. Erwärmt man sie, so werden sie elastischer bis sie bei zunehmender und anhaltender Erwärmung plastisch weich und zuletzt flüssig werden.

Zu beachten ist jedoch, dass sich Thermoplaste zersetzen, wenn sie über eine Grenztemperatur (Zersetzungstemperatur) erwärmt werden.

Ein weiterer Aspekt, der nicht vernachlässigt werden darf, ist die Glasübergangstemperatur. Diese wird beim Abkühlen des Kunststoffs auch als Einfriertemperatur und beim Erwärmen als Erweichungstemperatur bezeichnet. Wird der Kunststoff also nach dem Drucken auf die Glasübergangstemperatur erwärmt, erweicht dieser und das Werkstück kann seine Form verlieren.

Thermoplastische Kunststoffe für 3D Drucker Filament

• ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
• PLA (Polylactide – polylactid acid) – Polymilchsäuren
• Nylon (Polyamid PA 66)
• PC (Polycarbonat)
• PS (Polystyrol) und HIPS (high impact polystyrol = hochschlagzähes Polystyrol)
• PP (Polypropylen)
• PVA (Polyvinylalkohol)
• TPE (Thermoplastische Elastomere)
• XT-Copolyester

Spezielles Filament aus Materialmischungen

• LAYWOOD (40% recyceltes Holz und ein polymeres Bindemittel)
• LAYBRICK (Sandsteinartiger Werkstoff)
• BendLay
• POROLAY
• bronzeFill
• copperFill
• bambooFill
• Edelstahl PLA (stainless steel PLA)
• Magnetisches PLA (magnetic iron PLA)
• Carbon PLA (carbon fiber PLA)

Recycling von Kunststoff

Kunststoff kann nur in sortenreiner Form recycelt werden. Leider ist dies aber sehr schwierig, die Kunststoffe sortenrein aufzubereiten. Viele Kunststoffbauteile bestehen aus Verbundwerkstoffe und sind deshalb nur sehr aufwendig oder gar nicht zu trennen. Ist dies jedoch möglich, werden die Bauteile sortiert zu Granulat zerkleinert und anschließend zu Formmassen verarbeitet.

Sortenreiner Kunststoff wird mit den üblichen Verfahren in der Kunststofftechnik aufbereitet:

• Pressen
• Strangpressen (Extrudieren)
• Spritzgießen

Die oben erwähnten Filamente aus Materialmischungen sind in Bezug auf das Recycling eher kritisch zu betrachten.