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Materialschlacht

Der große Leitfaden zu 3D-Drucker-Materialien

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by Max von Übel
Jul 31, 2017

Die Auswahl an 3D-Drucker-Materialien wird größer und größer. Höchste Zeit also für einen übersichtlichen und ausführlichen Leitfaden!

Jahrzehntelang richtete die Industrie den Fokus bei der Fertigung von Kunststoffen auf Spritzgussverfahren. Dann kamen nach und nach additive Fertigungsmethoden (Fused Deposition Modelling = FDM) auf und viele thermoplastische Kunststoffe wurden auf die Verwendung in 3D-Druckern optimiert. Inzwischen ist die Anzahl 3D-Drucker-Materialien derart gewachsen, dass man leicht den Überblick verliert.

Zum Glück ist es nicht zwingend notwendig, Experte zu sein und alle Materialien zu kennen. Inzwischen gibt es viele sehr gute 3D-Druck-Dienstleister, die einem viel Arbeit abnehmen können (von der Auswahl des Materials bis zur Herstellung). Möchte man dagegen selbst in die Produktion einsteigen, gibt es eine Vielzahl an 3D-Druckern für den Heimgebrauch, für Einsteiger und Profis.

Auch interessant: Die 20 besten 3D-Drucker 2017 (inkl. 3D-Drucker-Test)

Die alles entscheidende Frage ist natürlich, welches 3D-Drucker-Material das Richtige für das eigene Projekt ist. Hierbei muss man immer verschiedene Faktoren beachten.

Möchte man beispielsweise Essensbehälter herstellen, sollte man darauf achten, dass die 3D-Drucker-Materialien nicht gesundheitsschädlich sind. PET oder PET-G bieten sich in diesem Fall an. Bei Konzeptmodellen, die eben nicht funktional eingesetzt werden müssen, kann man anstatt teure Metalle preiswerte Kunststoffe wie Nylon verwenden. In der Medizin und Pharmaindustrie sind dagegen biokompatible 3D-Drucker-Materialien gefragt.

Andere additive Fertigungstechnologien, etwa Binder Jetting oder Stereolithographie, haben das Spektrum an 3D-Drucker-Materialien noch einmal beträchtlich erweitert. Aufgaben, die in mühevoller Handarbeit oder durch aufwendige Abgussverfahren hergestellt werden mussten, werden heute maschinell und additiv gefertigt. Dazu muss man nur 3D-Modelle am Computer erstellen und einen 3D-Drucker bedienen können.

Für jeden Zweck gibt es das passende Material, so etwa Papier (SDL) für mehrfarbige Drucke, Sandstein (Binder Jetting) oder Resin (PolyJet) für architektonische Modelle und Kunstprojekte. In gewisser Hinsicht hat 3D-Druck zu einer Demokratisierung geführt, da heute jeder sein eigener Produzent sein kann.

Metall-3D-Druck ermöglicht die Herstellung von vorher undenkbaren Formen und hat Industrien wie die Luft- und Raumfahrt tiefgreifend verändert. Durch additive Fertigung spart man wertvolles Material und verbessert den Leichtbau

Leitfaden 3D-Drucker-Materialien: Die Qual der Wahl

Um das perfekte 3D-Drucker-Material und die geeignete 3D-Druck-Technologie zu finden, muss man stets das Anwendungsgebiet, die Funktion und das Design des geplanten Bauteils berücksichtigen. Unser Leitfaden soll bei der Auswahl helfen. Um die Suche zu beschleunigen, gibt es vorab drei Tabellen, mit denen man 3D-Drucker-Materialien nach Anwendungsbereichen und spezifischen Eigenschaften filtern kann. Von den Tabellen aus kann man ganz einfach zur detaillierten Materialbeschreibung springen.

Hinweis: Dieser Artikel widmet sich kommerziell verfügbaren Materialien. Exotische Materialien, die man nicht so einfach bekommen kann, wie etwa biokompatible oder lebensmittelechte Materialien, werden nicht behandelt.

Die 3D-Druck-Materialien auf dieser Liste sind in verschiedenen Formen verfügbar. Thermoplastische Kunststoffe, die beliebtesten Materialien, gibt es als Filament, Resin, Kügelchen und Puder. Für jedes Material haben wir die Form, in der es verwendet werden kann, angegeben.

Wer generell mehr über 3D-Druck-Technologien wissen möchte, sollte unseren eigens dazu verfassten Leitfaden lesen: 9 Basic Types of 3D Printers - 3D Printing Technology Guide

Leitfaden 3D-Drucker-Material: Anwendungen

Hier sind die häufigsten Anwendungsgebiete der jeweiligen 3D-Drucker-Materialen.

Material DIY-Projekte
Konzeptmodell Bildende Kunst Funktionsmodell Medizintechnik Schmuck Werkzeugbau Allegemeine Produktion Automobilindustrie, Luft- & Raumfahrt Stützmaterial
Alumide
ABS
Conductive
HIPS
Metall-Plastik-Filament
Nylon
PEEK
PET
PETG
PLA
PVA
ULTEM
Holz-Plastik-Filament
Aluminum
Bronze
Cobalt Chrom
Kupfer
Inconel
Nickel
Edelmetalle
Edelstahl
Titan
Keramik
Wachs
Papier
Sandstein
SLA Resin
PolyJet Resin

Leitfaden 3D-Drucker-Material: Eigenschaften

Diese Tabelle erklärt genauer die Eigenschaften der 3D-Drucker-Materialien.

Material Biokompatibel Chemisch Resistent Leitfähig Korrisionsbeständig Flexibel Lebensmittelecht Fragil Vollfarbe Schwer Entflammbar Strapazierfähig Hitzeresistent Hochauflösend Leichtbau Glatte Oberfläche Stabil Löslich Wetterfest
Alumide
ABS
Conductive ✕✕
HIPS
Metall-Plastik-Filament
Nylon
PEEK ✕✕
PET ✕✕
PETG
PLA
PVA
ULTEM ✕✕
Holz-Plastik-Filament
Aluminum
Bronze
Cobalt Chrom
Kupfer
Inconel
Nickel
Edelmetalle
Edelstahl
Titan ✕✕
Keramik
Wachs
Papier
Sandstein
SLA Resin ✕✕
PolyJet Resin ✕✕

Leitfaden 3D-Drucker-Material: Technologien

Dieser Tabelle kann man entnehmen, welche Herstellungs-Technologien für welche 3D-Drucker-Materialien geeignet sind.

Material FDM SLS SLA Binder Jetting Powder Bed Fusion Wachsausschmelzverfahren, Verfahren mit verlorener Form Direct Metal Laser Sintern SDL Resin
ABS
Alumide
Conductive
HIPS
Metall-Plastik-Filament
Nylon
PEEK
PET
PETG
PLA
PVA
ULTEM
Holz-Plastik-Filament
Aluminum
Bronze
Cobalt Chrom
Kupfer
Inconel
Nickel
Edelmetalle
Edelstahl
Titan
Keramik
Wachs
Papier
Sandstein
SLA Resin
PolyJet Resin

3D-Drucker-Material: Kunststoffe

Kunststoffe sind nach wie vor die wichtigsten Materialien in der Konsumgüterproduktion, weshalb sie auch wichtig für den 3D-Druck sind. Designer und Entwickler können am meisten von Prototypen lernen, die funktional belastbar sind und ähnliche Eigenschaften haben wie spätere Serienprodukte.

Die meisten thermoplastischen Materialien können sowohl im privaten 3D-Drucker als auch im professionellen Bereich verwendet werden. Druck-Dienstleister bevorzugen das Lasersintern als Druckverfahren, das für Hobby-User zuhause jedoch kaum bezahlbar ist.

3D-Drucker-Material ABS

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(Source: Wikipedia)

Wer kennt sie nicht, die unverwüstlichen LEGO-Steine? Kein Wunder also, dass ABS eines der beliebtesten thermoplastischen Kunststoffe für 3D-Druck ist.

ABS ist robust und leicht, dazu relativ günstig und in fast allen Farben verfügbar. Wie bei anderen Kunststoffarten entstehen beim Schmelzen Dämpfe, die man nicht direkt einatmen sollte. Wenn man beim Gebrauch zuhause auf eine bedenkenlose Alternativen ausweichen möchte, ist PLA eine gute Option. ABS wird bei einer Temperatur zwischen 220° und 250°C gedruckt, weshalb ein beheiztes Druckbett nötig ist um den Kühlungsprozess des Materials zu kontrollieren und Verformungen zu vermeiden.

ABS sollte bei der Aufbewahrung vor Luftfeuchtigkeit geschützt werden, im besten Fall vakuumverpackt.

Mehr über ABS erfahren: ABS 3D Printer Filament (Explained and Compared)

Technologie: FDM, Binder Jetting, SLA, PolyJetting

Eigenschaften: Stabil, leicht, hochauflösend, einigermaßen flexibel

Anwendungen: Konzeptmodelle, Produktion

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material Alumide

Image of 3D-Drucker-Material: Alumide

Das 3D-Drucker-Material Alumide ist ein eine Mischung von Nylon mit Aluminiumpartikeln. Die Elastizität und Robustheit ist vergleichbar mit Nylon, der Unterschied liegt in der glänzenden, porigen Oberfläche. Sie lässt sich durch Polieren und Beschichtungen sehr gut veredeln. Bauteile aus Alumide sind belastbar und für eine langfristige Nutzung tauglich.

Technologie: SLS

Eigenschaften: Robust, hitzebeständig, hochauflösend

Anwendungen: Funktionsmodelle, Produktion

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material Conductive

Image of 3D-Drucker-Material: Conductive

Noch relativ neu auf dem Filamentmarkt sind stromleitfähige 3D-Drucker-Materialien. Mit ihnen kann man beispielsweise Touchsensoren für Geräte wie Gamecontroller und kleinere Maschinen herstellen. Als technisch versierter Bastler kann man sich damit auch Verbindungen zwischen technischen Geräten selbst bauen. Für Platinen sind die Leiterbahnen jedoch zu breit – eher für kleinere elektrische Verbindungen oder Kontakte.

Leitfähiges 3D-Drucker-Material basiert normalerweise auf ABS– oder PLA-Kunststoff. Wie den jeweiligen Materialbeschreibungen zu entnehmen ist, haben diese unterschiedliche Vor- und Nachteile.

Technologie: FDM

Eigenschaften: Leitfähig

Anwendungen: DIY Projekte

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material HIPS

Image of 3D-Drucker-Material: HIPS

HIPS ist ein 3D-Drucker-Material, das als Stützmaterial beim Druck komplexer Formen verwendet wird. Es löst sich auf in Limonene, einer hautreizenden Chemikalie. HIPS hat ähnliche materielle Eigenschaften wie ABS, weshalb es häufig in Kombination damit verwendet wird.

Wie der Name High-Impact Polystyrene (Hochschlagfestes Polystyrol) bereits verrät, ist HIPS auch ein extrem haltbares Material, das im Containerversand als Schutzschicht zum Einsatz kommt.

Wie bei ABS können gesundheitsschädliche Dämpfe beim Drucken entstehen. Man sollte also an einem dafür geeigneten Ort drucken und sich schützen. Wie die anderen thermoplastischen 3D-Drucker-Materialien, ist HIPS empfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit und muss luftdicht gelagert werden.

Technologie: FDM, SLA

Eigenschaften: Löslich, sehr haltbar

Anwendungen: Stützmaterial

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material Metall-Plastik-Filament

Image of 3D-Drucker-Material: Metall-Plastik-Filament

Im Handel erhältliche „Metall-Filamente” für Desktop-3D-Drucker sind eigentlich nichts anderes als thermoplastische Kunststoffe mit geringem Metallanteil. Mit diesem 3D-Drucker-Material lässt sich eine Metall-Optik erzeugen. Darüber hinaus sind Druckteile schwerer als Objekte aus reinem Kunststoff.

Beliebte Verbundmetalle für diese 3D-Drucker-Materialien sind Bronze, Kupfer, Stahl und Eisen. Achtung! Um die gewünschte Metalloptik zu erhalten, müssen die 3D-gedruckten Objekte nachbearbeit, z.B. poliert werden.

Technologie: FDM

Eigenschaften: Metall-Optik

Anwendungen: Bildende Künste

Preis: €€ (preiswert)

3D-Drucker-Material Nylon (Polyamid)

Image of 3D-Drucker-Material: Nylon (Polyamid)

Aufgrund von Flexibilität und Stärke ist Nylon, umgangssprachlich „weißes Plastik” genannt, eines der beliebtesten 3D-Drucker-Materialien überhaupt. Von allen FDM-Filamenten ist die Haftung zwischen den Schmelzschichten bei Nylon am stärksten, weshalb es das ideale 3D-Drucker-Material für robuste und dehnbare Modelle ist.

Direkt nach dem Druck hat Nylon eine raue Oberfläche, kann aber glatt poliert werden. Wie andere thermoplastische Kunststoffe baut Nylon durch die Luftfeuchtigkeit in einem Raum ab. Es sollte deshalb luftdichten Behältern gelagert werden.

Technologie: FDM, SLS

Eigenschaften: Stabil, glatte Oberfläche (poliert), einigermaßen flexibel, resistent gegen Chemikalien

Anwendungen: Konzeptmodelle, Funktionale Modelle, Medizinische Komponenten, Werkzeuge, Bildende Künste

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material PEEK

Image of 3D-Drucker-Material: PEEK

PEEK ist ein 3D-Drucker-Material, das für Hochleistungsteile entwickelt wurde. Kunststoffe dieser Art sind hochresistent gegen Belastung, Temperatur und Chemikalien. Der Nachteil der hohen Temperaturresistenz ist, dass es erst bei 400° C extrudiert werden kann – eher etwas für einen professionellen 3D-Druck-Service also. Neben diesem Umstand ist auch der Preis eine Hürde für den normalen Verbraucher.

PEEK Kunststoffe werden in den anforderungshöchsten Bereichen verwendet, etwa als medizinische Implantate. Auch in der Luft- & Raumfahrt, Chemie und Automobilindustrie ist es als 3D-Drucker-Material zu finden.

Technologie: FDM, SLS

Eigenschaften: Sehr stabil, hitzeresistent, biokompatibel

Anwendungen: Produktion (Automobil-Industrie, Luft- & Raumfahrt, Chemie und Pharmaindustrie)

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material PET

Image of 3D-Drucker-Material: PET

PET ist ein lebensmittelechtes 3D-Drucker-Material, das man in Wasserflaschen findet und gerne als Alternative zu ABS verwendet. Beim Schmelzen von PET entstehen keine bedenklichen Dämpfe wie bei ABS, und doch ist es robust und flexibel. Wichtiger noch für den Hobbymaker ist, dass man bei PET kein beheiztes Druckbett benötigt.

Als 3D-Drucker-Material ist es sehr beliebt für Konsumgüter, weil es lebensmittelecht ist und eine glänzende Oberfläche hat. PET-Filament sollte wie andere Materialien vor Luftfeuchtigkeit geschützt werden. PET kann außerdem dem Recyling-Kreislauf zugeführt werden.

Technologie: FDM

Eigenschaften: Robust, flexibel, lebensmittelecht, glatte Oberfläche

Anwendungen: Produktion, Funktionsmodelle

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material PETG

Image of 3D-Drucker-Material: PETG

PETG ist eine Art von PET, das mit dem Glycol kombiniert wurde, unter anderem um Transparenz zu erzeugen. PETG kann bei niedrigen Temperaturen extrudiert werden und fließt schneller als PET-Filament (bis zu 100mm/s).

Bauteile aus PETG sind witterungsbeständig und werden deshalb oft für Gartengeräte verwendet. Ein weiterer Vorteil ist, dass es wie PET und PLA lebensmittelecht ist. Wie diese 3D-Drucker-Materialien sollte PETG luftdicht gelagert werden.

Auch interessant: PETG Filament for 3D Printing - Explained & Compared

Technologie: FDM

Eigenschaften: Robust, lebensmittelecht, witterungsbeständig, kaum entflammbar

Anwendungen: Konzeptmodelle, Funktionsmodelle, Produktion

Preis: €€ (preiswert)

3D-Drucker-Material PLA

Image of 3D-Drucker-Material: PLA

PLA ist ein beliebtes 3D-Drucker-Material aus Maisstärkederivaten (Zuckerrohr- und Tapiokavarianten gibt es ebenfalls), das biologisch abbaubar ist. Es lässt sich sehr leicht drucken bei einer geringen Temperatur von 70 Grad, wobei es einen angenehm süßlichen Geruch verbreitet. Dies ist einer der Hauptvorteile gegenüber ABS. Ein anderer Vorteil ist, dass es beim Abkühlen nicht so oft zu Verformungen kommt.

Die Nachteile von PLA sind dagegen, dass es weniger haltbar ist und nicht so hitzeresistent. Braucht man also Komponenten für industrielle oder technische Zwecke, sollte man auf etwas wie ABS zurückgreifen.

PLA gibt es in vielen Farben, manche Varianten haben zusätzliche Fasern, die eine Holz- oder Metall-Optik erzeugen. Wie andere Kunststofffilamente muss PLA luftdicht gelagert werden.

Auch interessant: 32 Fantastic PLA Filament Blends - The Complete Overview

Technologie: FDM, SLA, SLS

Eigenschaften: Biologisch abbaubar, lebensmittelecht

Anwendungen: Konzeptmodelle, Funktionsmodelle, Produktion

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material PVA

Image of 3D-Drucker-Material: PVA

PVA ist ein Stützmaterial für 3D-Drucke von komplizierten Formen. Während andere Stützmaterialien in speziellen Chemikalien gelöst werden müssen, ist PVA in Leitungswasser löslich. Es ist sehr empfindlich und muss deshalb vakuumverpackt aufbewahrt werden.

Technologie: FDM

Eigenschaften: Löslich

Anwendungen: Stützmaterial

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material ULTEM

Image of 3D-Drucker-Material: ULTEM

ULTEM ist ein 3D-Drucker-Material, das im Hochleistungsbereich angewendet wird. Kunststoffe dieser Art sind hochresistent gegen Belastung, Temperatur und Chemikalien. Sie lassen sich aber auch sehr gut verarbeiten und fabrizieren sehr präzise Objekte. Da ULTEM bei circa 400° C extrudiert wird, ist es eher ein Material für professionelle 3D-Druck-Dienstleister.

Aufgrund seiner exzellenten Eigenschaften, wird ULTEM in der Luft- & Raumfahrt, Automobilindustrie, Chemie und Medizintechnik verwendet. Man findet es in elektronischen Anschlüssen, medizinischen Instrumenten und Prüfbuchsen für Computerchips.

Technologie: FDM, SLS

Eigenschaften: Biokampatibel, sehr stabil, hitzeresistent, belastbar

Anwendungen: Produktion (Automobil-Industrie, Luft- & Raumfahrt, Medizin und Pharmaindustrie)

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material Holz-Plastik-Filament

Image of 3D-Drucker-Material: Holz-Plastik-Filament

Es war wohl nur eine Frage der Zeit, dass die Industrie auch „Holz-Filamente” auf den Markt brachte, Holzfasern kombiniert mit Kunststoffen. 3D-Drucke aus Holz-Filamenten können fast genauso bearbeitet werden wie echtes Holz. Man kann gedruckte Objekte zersägen, schmirgeln oder lackieren. Doch auch wenn dieses exotische 3D-Drucker-Material optisch sehr ansprechend ist, hat es keine der funktionalen Eigenschaften von Holz.

Der Braunton des Holzfilaments lässt sich durch die Temperatur beim Drucken regulieren. Bei niedrigen Temperaturen erhält man hellere Farbtöne, bei hohen Temperaturen dagegen intensivere und dunklere Brauntöne. Wenn man also die Jahresringe eines Stamms beim Drucken simulieren möchte, muss man die Temperatur beim Drucken variieren.

Je nach Hersteller des Holz-Filaments kann man den Geruch des produzierten Bauteils bestimmen. Momentan stehen Birke, Olive, Bambus und Weidenbaum zur Auswahl.

Technologie: FDM

Eigenschaften: Fragil

Anwendungen: Konzeptmodelle, Kunstprojekte

Preis: €€ (preiswert)

3D-Drucker-Material: Metalle

Metall-3D-Druck ist vor allem für die Luft- & Raumfahrt, Medizin und Automobilindustrie relevant geworden, da man hiermit komplexe Modelle ohne zusätzliches Schweißen und Nachbearbeiten erstellen kann.

Die Technologie ist leider nichts für den Heimgebrauch, extrem hohe Temperaturen und Anschaffungskosten zwischen 100.000 bis 500.000 Euro für einen Metall-3D-Drucker machen das deutlich. Trotzdem gibt es die Möglichkeiten Metall-3D-Druck zu nutzen, mittels 3D-Druck-Dienstleister.

Wer tiefer in das Thema Metall-3D-Druck einsteigen möchte, sollte unseren eigens zu dem Thema verfassten Artikel lesen.

3D-Drucker & Metall: Der große Leitfaden zu Metall-3D-Druck

3D-Drucker-Material Aluminum

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Aluminium ist leicht und vielseitig, weshalb es ein beliebtes 3D-Drucker-Material für Metall ist. Meistens wird es als Legierung verarbeitet, wobei selbst komplexe Bauteile sehr dünne Wände haben können.

Aluminium-Bauteile sind sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischer Beanspruchung und hohen Temperaturen. Dadurch sind sie geeignet für preiswerte Funktionsmodelle wie Motoren in der Luft- & Raumfahrt oder in der Automobilindustrie.

Technologie: Direct Metal Deposition, Binder Jetting

Eigenschaften: Leicht, stabil, hitzeresistent, korrosionsbeständig

Anwendungen: Funktionsmodelle, Produktion (Luft- & Raumfahrt, Fahrzeugindustrie)

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material Cobalt-Chrom

Image of 3D-Drucker-Material: Cobalt-Chrom

Cobalt-Chrom wird als Superlegierung bezeichnet. Dieses 3D-Drucker-Material findet man in medizinischen Anwendungen und Komponenten der Luft- und Raumfahrt, meistens zur Herstellung von Turbinen und Triebwerken.

Es ist ein extrem belastbares Metall, insbesondere hinsichtlich Ttemperatur- und Korrisionsbeständigkeit. Cobalt-Chrom eignet sich auch für kleinteilige Komponenten mit hoher Detailgenauigkeit.

Technologie: Direct Metal Laser Sintering, SLM

Eigenschaften: Biokompatibel, stabil, korrisionsbeständig, hitzeresistent, strapazierfähig, niedrige Leitfähigkeit

Anwendungen: Produktion (Medizintechnik, Luft- & Raumfahrt)

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material Kupfer und Bronze

Image of 3D-Drucker-Material: Kupfer und Bronze

Abgesehen von ein paar Ausnahmen, finden Kupfer und Bronze hauptsächlich im Wachsabgussverfahren Verwendung und weniger mit der Powder Bed Fusion Methode. Diese Metalle sind für industrielle Anwendungen nicht ideal, stattdessen findet man sie häufiger im Kunstgewerbe.

Technologies: Wachsausschmelzverfahren, Powder Bed Fusion, Direct Metal Deposition

Eigenschaften: Leitfähig, strapazierfähig

Anwendungen: Produktion (Elektrotechnik), Bildende Künste

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material Inconel

Image of 3D-Drucker-Material: Inconel

Inconel ist eine Superlegierung für spezielle Industrien. Es besteht hauptsächlich aus Nickel und Chrom und ist eines der temperaturbeständigsten Metall 3D-Drucker-Materialien. Man nutzt es zur Herstellung von Blackboxen in Flugzeugen und speziellen Raketenteilen. Zu den gewöhnlicheren Anwendungsbereichen zählen die Chemie- und Ölindustrie.

Aufgrund seiner unverwüstlichen Eigenschaften, ist dieses 3D-Drucker-Material schwer zu bearbeiten. Es wird hauptsächlich mit der Technologie des Direct Metal Lasersintern (DMLS) gedruckt.

Technologie: Direct Metal Laser Sintering

Eigenschaften: Hitzeresistent, strapazierfähig

Anwendungen: Öl, Chemie, Luft- & Raumfahrt

Preis: €€€€ (teuer)

3D-Drucker-Material Nickel

Image of 3D-Drucker-Material: Nickel

Nickellegierungen sind beliebte 3D-Druck-Materialien für technische Anwendungen. Durch 3D-Druck erstellte Komponenten sind stärker und widerstandsfähiger als Teile, die mit traditionellen Techniken wie Abgüssen erstellt wurden. Somit können Ingenieure dünnere Bauteile produzieren, die das Endprodukt, etwa ein Flugzeug, sparsamer macht.

Heutzutage gibt es viele Legierungen, die Nickeleigenschaften mit denen von anderen Metallen (wie z.B. Monel oder Inconel) verbinden.

Technologie: Powder Bed Fusion, Direct Metal Deposition

Eigenschaften: Stabil, leicht

Anwendungen: Produktion (Luft- & Raumfahrt, Fahrzeugindustrie)

Preis: €€€€ (teuer)

3D-Drucker-Material Edelmetalle (Gold, Silber, Platinum)

Image of 3D-Drucker-Material: Edelmetalle (Gold, Silber, Platinum)

Die meisten Powder Bed Fusion Anbieter können mit Edelmetallen, wie Gold, Silber und Platin 3D-drucken. Die Herausforderung liegt darin, die ästhetischen Eigenschaften der Materialien zu erhalten ohne im Bearbeitungsprozess etwas vom kostbaren Edelmetallpulver zu verlieren. Deshalb findet man im Bereich von Schmuck meist Teile, die mit traditionellen, leichter kontrollierbaren Methoden wie dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt wurden.

Edelmetalle werden als 3D-Drucker-Materialien in den Bereichen Medizin und Elektronik, aber auch in traditionellen Feldern wie der Schmuckherstellung verwendet.

Technologie: Powder Bed Fusion, Wachsausschmelzverfahren, Binder Jetting

Eigenschaften: Hochauflösend, glatte Oberfläche

Anwendungen: Schmuck, Zahntechnik, Funktionsmodelle

Preis: €€€€€ (sehr teuer)

3D-Drucker-Material Edelstahl

Image of 3D-Drucker-Material: Edelstahl

Edelstahl ist eines der preiswertesten Metalle für 3D-Druck. Es ist sehr stabil und kann in einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt werden. Edelstahl ist eine Stahllegierung, die auch Cobalt und Nickel enthält, weshalb sie besonders stabil und dennoch sehr elastisch ist.

Wer eine spezielle Farbe möchte, kann 3D-Drucke aus Edelstahl beschichten lassen, etwa um eine Goldoptik zu erzeugen. Es wird in vielen Bereichen der Industrie eingesetzt.

Technologie: Direct Metal Deposition, Binder Jetting

Eigenschaften: Hochauflösend, korrisionsbeständig, verhältnismäßig flexibel, stabil

Anwendungen: Werkzeugbau, Funktionsmodelle, Produktion

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material Titan

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Reines Titan-Pulver ist ein häufig verwendetes Metall für den 3D-Druck. Es ist eines der vielseitigsten 3D-Drucker-Materialien, da es sowohl sehr stabil als auch extrem leicht ist. Es kann sowohl beim Powder Bed Fusion als auch beim Binder Jetting Fertigungsverfahren eingesetzt werden.

Man findet Titan in medizinischen Anwendungen wie individuell erstellten Prothesen. Außerdem kommt Titan in Bauteilen und Prototypen für die Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Werkzeugbauindustrie zum Einsatz.

Neben dem Preis spricht noch ein anderer Umstand gegen Titan. Da das Metall extrem reaktiv ist, kann es in Pulverform sehr leicht explodieren. Der 3D-Druck muss deshalb in einem Vakuum oder einer Argon-Atmosphäre geschehen, was aufwendig ist.

Technologie: Powder Bed Fusion, Binder Jetting, Direct Metal Deposition

Eigenschaften: Biokompatibel, hochauflösend, hitzeresistent, sehr haltbar

Anwendungen: Werkzeugbau, Funktionsmodelle, Produktion (Medizintechnik, Luft- & Raumfahrt, Fahrzeugindustrie)

Preis: €€€€ (teuer)

3D-Drucker-Material: Keramik

Keramik hat die Anwendbarkeit des 3D-Drucks für den täglichen Gebrauch derart erweitert, dass individuell designte Kaffeetassen zum Standardsortiment von Online-3D-Druckdiensten geworden sind. Aber mit spezifischen Extrudersystemen wie dem Clay Extruder Kit 2.0 von WASP ist Keramik-3D-Druck inzwischen auch zuhause möglich.

Nachdem ein Keramikteil ausgedruckt wurde, muss es in einem Ofen gebrannt werden. Das Wasser verdampft dabei und die Partikel schmelzen zusammen, wodurch die Form und die Stabilität des Objekts verbessert wird. Für eine glänzende Oberfläche muss man das Objekt mit einer Glasur erneut brennen. Keramik-3D-Drucke können mit dem gewöhnlichen Schmelzschichtungs-Fertigungsverfahren hergestellt werden, oder mit aufwendigeren Methoden wie SLA.

Maker können zwischen aus einer Vielzahl an Glas-, Porzellan- und Silizimkarbid-Materialien wählen. Keramik-3D-Druck zeichnet sich durch Hitzeresistenz und Stabilität aus und wird heutzutage hauptsächlich in der Zahntechnik, Geschirrherstellung und im Kunstgewerbe eingesetzt.

Nicht verpassen: Ceramic 3D Printer Guide 2018 - All About Ceramic 3D Printing

Technologie: FDM, Binder Jetting, SLA

Eigenschaften: Hitzeresistent, fragil, porös, belastbar

Anwendungen: Bildende Künste, Produktion (Geschirr, Zahntechnik)

Preis: €€ (preiswert)

3D-Drucker-Material: Wachs

Wachs-3D-Drucke sind normalerweise nicht das Endprodukt, sondern ein essentieller Zwischenschritt in einem Produktionsprozess. Sie werden verwendet, um Gussformen mit einer Auflösung von bis zu 0,025mm für die „Verlorene-Form“ Abgusstechnik von Metallteilen zu produzieren.

Heutzutage wird Wachs oft verwendet, um individuellen Schmuck zu einem vergleichsweise sehr niedrigen Preis zu produzieren. Die zweite Industrie, welche dieses 3D-Drucker-Material verwendet, ist die Zahntechnik. Hier werden komplexe Strukturen mithilfe von Stützstrukturen aus Wachs 3D-gedruckt.

Verschiedene Wachsmaterialien haben unterschiedliche Schmelzpunkte, womit der Zeitpunkt der Auflösung der Abgussform geplant werden kann.

Technologie: SLA, PolyJet

Eigenschaften: Hochauflösend, glatte Oberfläche

Anwendungen: Produktion (Schmuck, Zahntechnik)

Preis: € (sehr preiswert)

3D-Drucker-Material: Papier

Mit Selective Deposition Lamination (SDL) hat 2D-Kopierpapier eine Niche im Bereich von 3D-Druck gefunden. SDL-Teile fühlen sich oft wie Holz an und sind in allen Farben verfügbar, weshalb sie eine beliebte Wahl für architektonische oder andere Konzeptmodelle sind.

Ein Nachteil ist, dass SDL-Teile nicht sehr haltbar sind und nicht mit der gleichen Präzision gedruckt werden können wie etwa PolyJet Resin oder Gips (Sandstein).

Technologie: Selective Deposition Lamination

Eigenschaften: Kosteneffizient, gut recyclebar, vollfarbiger Druck

Anwendungen: Konzeptmodelle, Bildende Künste

Preis: €€ (preiswert)

3D-Drucker-Material: Sandstein

Sandstein, manchmal auch „Gips” genannt, ist ein 3D-Drucker-Material, mit dem man mehrfarbige Konzeptmodelle in einem einzigen Fertigungsprozess herstellen kann. Um die Qualität der Farben zu verbessern und zu schützen, wird das Bauteil mit einer Schutzschicht Epoxidharz überzogen.Andernfalls würden Sandstein-Bauteile durch natürliche Umwelteinflüsse wie Licht, Staub oder Feuchtigkeit sehr schnell entfärben.

Bauteile aus Sandstein sind ähnlich fragil wie Porzellan, schon während der Konzeption muss die Materialschwäche berücksichtigt werden. In Anbetracht der sensiblen Beschaffenheit von Sandstein, ist es nicht überraschend, dass dieses 3D-Drucker-Material fast nur im Modellbau (Architektur, Kunstgewerbe) gebraucht wird.

Technologie: FDM, Binder Jetting, Powder Bed Jetting

Eigenschaften: Farbdruck, fragil

Anwendungen: Konzeptmodelle, Bildende Kunst

Preis: €€ (preiswert)

3D-Drucker-Material: Resin (Photopolymer)

3D Printed Porcelite Ceramic Resin results (Image: Nervous System)

Resine sind Kunstharze, die sich aufgrund ihrer Reaktivität mit  UV-Licht für die Erstellung von Prototypen eignen. Zur Zeit sind SLA (Stereolithographie) und PolyJet die wichtigsten Fertigungsmethoden.

Das SLA-Verfahren nutzt einen UV-Laser, um die Form des Objekts auf einen Photopolymer gefüllten Behälter abzubilden, wobei das Resin Schicht für Schicht die Form des geplanten Objekts annimmt. Dieser Vorgang wird Ebene um Ebene wiederholt, bis das Objekt vollständig ist.

PolyJet folgt einem anderen Ansatz: Ein Druckkopf strahlt einen Tropfen Resin auf ein Druckbett und wird augenblicklich durch eine angeschlossene UV-Lampe gehärtet. Während SLA-Drucker im besten Fall eine Schichthöhe von ca. 0,1 mm leisten, kann beim PolyJet-Verfahren ca. 16 µm dünn gedruckt werden.

Auch wenn die Technologien ähnlich sind und die gleichen Rohmaterialien für den 3D-Druck verwendet werden, unterscheiden sie sich stark in der Art, wie sie die Materialien verarbeiten.

3D-Drucker-Material SLA Resin

Image of 3D-Drucker-Material: SLA Resin

Viele Arten von SLA-Resin wurden entworfen, um spezifischen Eigenschaften von „traditionellen” 3D-Drucker-Materialien zu simulieren: Es gibt Materialien, die vergleichbar sind mit Wachs und auch verwendet werden, um Gussformen für den Präzisionsguss herzustellen.

Wenn man biokompatible Materialien braucht, kann man auf ein Resin zurückgreifen, das sehr ähnlich ist wie PLA. Andere SLA-Resine haben die Wertbeständigkeit von ABS. Außerdem gibt es einen Verbundwerkstoff, der die Eigenschaften von Keramik hat. Er lässt sich dem Drucken kann in einem Ofen brennen und wie ein Keramikteil verwenden.

Resin ist eine ausgezeichnete Wahl für Funktions- und Konzeptmodelle. Es eignet sich besonders für die kurzfristige Herstellung von großen, detailgetreuen Bauteilen. Einige Arten Resin sind sogar stark genug, um nach dem Aushärten bearbeitet und veredelt zu werden.

Darüber hinaus ist Hochtemperatur-Resin ein kostengünstiges Mittel, um Gussformen für die Kleinproduktion von Prototypen zu erstellen. Der Erfolg von SLA-Resin beruht auf schneller Herstellungbarkeit und Detailgenauigkeit. Der Nachteil ist, dass Resin noch wesentlich teurer ist als anderes 3D-Drucker-Material.

SLA-3D-Drucker sind im Handel erhältlich und auch für den Heimbetrieb. Es gibt eine Vielzahl an semi-professionellen 3D-Drucker-Materialien für sie.

Technologie: SLA

Eigenschaften: Glatte Oberfläche, verhältnismäßig flexibel

Anwendungen: Konzeptmodelle, Funktionsmodelle, Kunst, Werkzeugbau (Prototypenerstellung)

Preis: €€€ (angemessen)

3D-Drucker-Material PolyJet Resin

Image of 3D-Drucker-Material: PolyJet Resin
(Source: Printshow)

Wie SLA-Resin, simulieren die verschiedenen Arten von  PolyJet-Resin die unterschiedlichen Eigenschaften von „traditionellen” 3D-Drucker-Materialien. Die meisten der verfügbaren Produkte haben ziemlich sprechende Namen, Rigur zum Beispiel ist ein 3D-Drucker-Material, dass extrem hart und beständig ist.

Eine Reihe von Materialien werden als „Digital ABS” vermarktet, da sie mehrere Materialien kombinieren und ähnlich widerstandsfähig sind wie ABS. „Gummiartige” Materialien wurden für rutschfeste und vibrationsdämpfende Oberflächen verwendet. Wegen der Vielzahl an Materialien können hier nicht alle vorgestellt werden (Weitere PolyJet-Resin-Arten gibt es in der Tabelle unten).

Der Hauptunterschied zwischen PolyJet und SLA liegt darin, dass PolyJet – nach einer Formulierung der Firma Stratasys – „Digital Materials” produzieren kann: Das sind Kombinationen von bis zu drei Materialien zur Erzeugung eines neuen, individuell abgestimmten Materials mit den optimalen Eigenschaften (volles Farbspektrum, Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, Transparenz, etc.). Damit eröffnet man viele neue Anwendungsmöglichkeiten.

Während andere 3D-Drucker-Materialien nur eine visuelle Annäherung an das fertige Produkt erzeugen können, offerieren PolyJet-Bauteile eine überzeugende Simulation des Produktgefühls und der Haptik.

PolyJet-Resine sind die einzigen 3D-Drucker-Materialien, die in der Lage sind, überspritzte Teile zu simulieren, also Teile mit unterschiedlichen Materialschichten.

Technologie: PolyJet

Eigenschaften: Hochauflösend, glatte Oberfläche, flexibel, hitzeresistent, transparent (siehe Tabelle)

Anwendungen: Konzeptmodelle, Kunst, Schmuck, Medizintechnik, Werkzeugbau (Prototypenerstellung)

Preis: €€€ (angemessen)

Materialien Konzeptmodell Funktionsmodell Werkzeugbau Medizintechnik Kunst Stützmaterial Allgemeine Produktion
Feste/Unsichtbare (Vero)
Feste/Durchscheinde
Hochtemperatur-
Digital-ABS-
Gummiartige
Komposit- / Digitale
Biokompatible
Stütz-
Zahntechnik-

License: The text of "Der große Leitfaden zu 3D-Drucker-Materialien" by All3DP is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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