Die Wahl der richtigen 3D-Druck-Materialien ist entscheidend für die Funktionalität, Langlebigkeit und Qualität eines gedruckten Bauteils. Abhängig vom Verfahren, der Belastung und dem Einsatzort sind unterschiedliche Materialien erforderlich. Dabei spielen sowohl die chemischen Eigenschaften als auch die physikalischen Anforderungen eine entscheidende Rolle. Dieser Leitfaden wird Ihnen helfen, die passenden 3D-Druck-Materialien zu finden. 

Warum sind die richtigen 3D-Druck-Materialien für hohe Qualität wichtig?

Warum sollten Sie unbedingt auf die passenden Druckmaterialien setzen? Das 3D-Druck-Material beeinflusst direkt die Qualität des Endprodukts. Ein ungeeignetes Material kann zu Problemen wie unzureichender Belastbarkeit, Verzug oder ungewollter Oberflächenrauheit führen. 

Zudem bestimmt das Material, wie gut ein Bauteil seine Formstabilität, chemische Beständigkeit oder mechanische Eigenschaften behält.

Kurz gesagt: Ein hochwertiger Druck beginnt mit der richtigen Materialwahl. Sie entscheidet über die Performance des gesamten Bauteils und damit über den Erfolg des Projekts. Suchen Sie nach den passenden Materialien für Ihren Druck, dann finden Sie bei uns eine optimale Auswahl.

Materialgruppen: Thermoplaste und Duroplaste

Im Bereich der Kunststoffe werden die 3D-Druck-Materialien in zwei Hauptbereiche aufgeteilt: Thermoplaste und Duroplaste. Beide möchten wir uns genauer ansehen, damit Sie wissen, welche in Ihrem Einkaufskorb bei Druckerfachmann landen.

• Thermoplaste: Hierbei handelt es sich um schmelzbare Kunststoffe, die durch Hitze verformt werden können. Nach dem Abkühlen erhärten sie sich wieder. Dieser Prozess ist reversibel, sodass Thermoplaste mehrfach eingeschmolzen und neu verarbeitet werden können. Im 3D-Druck kommen Thermoplaste vorwiegend im FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) zum Einsatz. 

• Duroplaste: Dieses Material hingegen verfestigen sich irreversibel. Nach der Aushärtung durch chemische Reaktionen, meist ausgelöst durch UV-Licht oder Wärme, behalten sie dauerhaft ihre Form. Ein Nachformen durch erneutes Erwärmen ist nicht möglich. Duroplaste kommen hauptsächlich bei SLA- (Stereolithografie) und DLP-Verfahren zum Einsatz, bei denen flüssige Harze Schicht für Schicht ausgehärtet werden. 

Gängige Druckverfahren und ihre Materialkompatibilität

Die Wahl des 3D-Druck-Materials ist eng mit dem eingesetzten Druckverfahren verknüpft. Jedes Verfahren hat spezifische Anforderungen an die Verarbeitbarkeit und Materialform. Sie sollten also im Vorfeld entscheiden, mit welchem 3D-Drucker und Verfahren Sie arbeiten wollen. Wir schauen uns nun die einzelnen Verfahren und die empfohlenen Materialien an.

FDM (Fused Deposition Modeling)

Das FDM-Verfahren nutzt thermoplastisches Filament, das erhitzt und durch eine Düse Schicht für Schicht aufgetragen wird. Die Materialien müssen eine gute Fließfähigkeit aufweisen und sich beim Abkühlen ausreichend verfestigen, um die nächste Schicht tragen zu können.

FDM ist besonders unter Hobbyanwendern beliebt, da die Geräte preiswert und die Materialien leicht verfügbar sind. Für industrielle Anforderungen gibt es Maschinen, die auch Verbundmaterialien verarbeiten und chemisch lösliche Stützstrukturen ermöglichen.

Typische Materialien:

• PLA (Polylactid): Einfach zu verarbeiten, geringe Verzugstendenz, biologisch abbaubar. Einsatz bei Prototypen, Designmodellen und Anschauungsobjekten.
• ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): Robust, höhere Temperaturbeständigkeit als PLA, geeignet für funktionale Bauteile.
• PETG (Polyethylenterephthalat-Glykol): Widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit, lebensmittelecht.
• Nylon (PA): Hohe Festigkeit und Flexibilität, geeignet für technische Anwendungen und bewegliche Teile.
• TPU (Thermoplastisches Polyurethan): Flexibel, abriebfest, eingesetzt für Dichtungen, Schutzhüllen und flexible Bauteile.
• Verbundmaterialien (z. B. Carbonfaser, Kevlar): Für hochfeste, funktionsfähige Bauteile.

SLA (Stereolithografie)

Entscheiden Sie sich für das SLA-Verfahren, dann wird flüssiges Photopolymerharz durch einen Laser gezielt ausgehärtet. Diese Methode ermöglicht sehr feine Strukturen und glatte Oberflächen. Die Harze sind Duroplaste und können nicht erneut verarbeitet werden. SLA-Teile sind isotrop, was bedeutet, dass sie ihre mechanischen Eigenschaften unabhängig von der Druckrichtung beibehalten.

Typische Materialien (Harze):

• Standardharze: Gute Detailtreue, geeignet für Prototypen und Modelle.
• Technische Harze: Für erhöhte Festigkeit, Temperatur- oder Schlagbeständigkeit.
• Flexible Harze: Für elastische oder gummiartige Anwendungen.
• Biokompatible Harze: Anwendbar bei medizinischen und zahnmedizinischen Anwendungen.
• Transparente Harze: Für optische Anwendungen oder transparente Gehäuse.
• Flammhemmende oder hochtemperaturbeständige Harze: Ideal für industrielle Spezialanwendungen.

SLS (Selektives Lasersintern)

Beim SLS-Verfahren wird Kunststoffpulver durch einen Laser punktuell verschmolzen. Das Pulver dient gleichzeitig als Stützmaterial, sodass komplexe Geometrien ohne zusätzliche Strukturen gedruckt werden können. Die Bauteile sind robust und mechanisch belastbar und benötigen keine Stützstrukturen. SLS-Teile sind wie SLA-Erzeugnisse isotrop.

Empfohlene Materialien:

• PA12 (Nylon): Hohe Festigkeit, chemisch resistent, geeignet für funktionale Prototypen und Endprodukte.
• PA11: Flexibler und schlagfester als PA12.
• TPU-Pulver: Für elastische und stoßdämpfende Bauteile.
• Verbundmaterialien (glas- oder kohlefaserverstärkt): Für erhöhte Steifigkeit und Belastbarkeit.

Metall-3D-Druck als Sonderfall-wählen Sie das beste Material

Neben Kunststoffen kommen auch Metalle im 3D-Druck zum Einsatz. Insbesondere dort, wo höchste mechanische Belastbarkeit, Temperaturbeständigkeit oder Korrosionsschutz gefordert sind. Beim 3D-Druck kommen die Verfahren DMLS (Direct Metal Laser Sintering) und SLM (Selective Laser Melting) zum Einsatz. Dabei wird Metallpulver schichtweise aufgetragen und mit einem leistungsstarken Laser verschmolzen. So entstehen Bauteile mit einer Dichte und Festigkeit, die konventionell gefrästen oder gegossenen Teilen ebenbürtig sind.

Typische Materialien, die beim 3D-Druck zum Einsatz kommen, sind Titan, Aluminium oder Edelstahl. Titan ist für Leichtbau bei gleichzeitig hoher Festigkeit geeignet. Edelstahl hingegen für belastbare Maschinenteile optimal. Wie sieht es nun mit Aluminium aus? Dieses Material ist für gewichtsoptimierte Komponenten geeignet. 

Eine kostengünstigere Alternative ist das sogenannte Bound Metal Printing, bei dem ein Kunststoff-Metall-Komposit gedruckt und anschließend im Sinterofen entbindert und verdichtet wird. Auch galvanisch beschichtete SLA-Drucke bieten eine metallische Oberfläche, die für bestimmte Anwendungen ausreicht.

Welche Vorteile hat der Metall-3D-Druck? Die Vorteile liegen in der Gestaltungsfreiheit komplexer Geometrien ohne Werkzeugkosten. Auch die Integration mehrerer Funktionen in ein Bauteil und der Reduktion von Montageaufwand gehören zu den Vorteilen. Gleichzeitig sind die Verfahren kostenintensiv, erfordern spezielle Maschinen, Nachbearbeitung und ein hohes Maß an Prozessverständnis. Dennoch bieten sie in vielen Branchen enorme Innovationspotenziale – insbesondere dort, wo konventionelle Fertigung an ihre Grenzen stößt.

Entscheidungshilfen für die Materialwahl

Die Materialwahl beginnt bei den funktionalen Anforderungen an das Bauteil. Sie sollten also vor dem Einkauf Ihrer Materialien für den 3D-Drucker genau wissen, welche Anforderungen das Druckergebnis erfüllen muss. Nachfolgend finden Sie einige Fragen, die Sie als Entscheidungshilfe nutzen können.

• Mechanik: Muss das Bauteil Lasten tragen oder Bewegungen standhalten?
• Temperatur: Welche Wärmeentwicklung ist zu erwarten? 
• Chemikalien: Kommt das Teil mit Öl, Wasser oder Lösungsmitteln in Kontakt? 
• Details und Oberfläche: Sind glatte Oberflächen oder feine Strukturen gefordert? Lebensdauer: Handelt es sich um ein Konzeptmodell oder ein Endprodukt? 
• Kosten: Ist ein günstiges Material ausreichend, oder wird eine Speziallösung benötigt?

• D-Druck-Materialien bestimmen maßgeblich die mechanischen, thermischen und optischen Eigenschaften eines Bauteils. Moderne Kunststoffe und Verfahren ermöglichen eine breite Palette an Anwendungen – vom Konzeptmodell bis zum hochbelastbaren Funktionsteil. Wer die Leistungsanforderungen kennt, kann gezielt aus den verfügbaren Materialien wählen und so wirtschaftlich und funktional optimale Ergebnisse erzielen. Haben Sie Fragen zu den Materialien oder dem Zubehör? Wenden Sie sich gerne an unseren Beratungsservice. Wir helfen Ihnen, den passenden Drucker und die geeigneten Materialien zu finden.