Prusament PLA Lightweight: Wie es das Druckgewicht um 65 % reduziert
Das neue, aktiv aufschäumende PLA von Prusa verspricht leichtere Bauteile, mehr Drucke pro Spule und ein markantes, mattes Finish.
Prusa Research hat soeben seine Prusament-Filamentreihe erweitert. Neu im Sortiment ist das Prusament PLA Lightweight (ca. 60 €/kg). Dies ist das erste aktiv aufschäumende Filament des Unternehmens, das für deutlich leichtere Druckteile entwickelt wurde.
Aufschäumendes PLA ist an sich keine Neuheit. ColorFabb brachte sein aktiv aufschäumendes PLA bereits 2019 auf den Markt. Prusa bietet jedoch ein Filament speziell für Besitzer von Prusa-Druckern an, das nahtlos in das bestehende Prusa-Ökosystem integriert ist. Das beinhaltet vorgefertigte PrusaSlicer-Profile sowie eine Spule, die mit einem OpenPrintTag ausgestattet ist. Da das Drucken mit aufschäumendem Filament knifflig sein kann, möchte Prusa den Prozess auf seinen Geräten so narrensicher wie möglich gestalten.
Aufschäumendes Filament enthält spezielle Additive. Diese werden aktiviert, sobald das Material die heiße Düse passiert, wodurch sich das extrudierte Material ausdehnt. Da das aufgeschäumte Material mehr Volumen einnimmt, wird für ein Bauteil derselben Größe weniger Filament benötigt. Laut Prusa lassen sich so Drucke erzielen, die bis zu 65 % leichter sind als vergleichbare Teile aus herkömmlichem PLA.
Durch die Ausdehnung steigt auch die Ergiebigkeit einer Spule. Prusa gibt an, dass eine 1-kg-Spule PLA Lightweight etwa das Zwei- bis Dreifache des Druckvolumens von herkömmlichem PLA (bei gleichem Gewicht) liefern kann. Allerdings kostet aufschäumendes Filament etwas mehr als das Doppelte eines regulären Prusament PLA. Allein die Materialersparnis wäre also noch kein ausreichender Kaufgrund.
Der große Vorteil liegt auf der Hand: Er zeigt sich besonders bei Anwendungen, bei denen jedes Gramm zählt. Das gilt für RC-Flugzeuge, Drohnen sowie Cosplay-Requisiten und Kostümteile. Durch das geringere Gewicht lassen sich auch große Teile deutlich bequemer tragen.
Das Unternehmen verweist noch auf weitere Anwendungsbereiche, die von der luftgefüllten Struktur des Filaments profitieren. Dazu gehören Wärmeisolationsteile wie Flaschenmanschetten und Einsätze für Isolierboxen. Zudem sollen sich die Druckteile laut Prusa auch für schwimmende Objekte eignen. Ihre Auftriebskraft kommt dabei an die von Polystyrol (Styropor) heran.
Das Aufschäumen verändert mehr als nur das Gewicht
Der Aufschäumprozess verändert auch das optische Erscheinungsbild der fertigen Bauteile. Prusa beschreibt die Drucke aus PLA Lightweight mit einer matten, fein strukturierten Oberfläche. Diese Beschaffenheit trägt dazu bei, die Schichtlinien gut zu kaschieren. Nach Angaben des Unternehmens erinnert das Oberflächenfinish teilweise an holzgefüllte Filamente oder an Bauteile aus dem SLS-3D-Druck.
Auch die Farben wirken nach dem Aufschäumen merklich heller. Der Grad der Farbveränderung hängt teilweise von der Temperatur der Düse ab. Höhere Temperaturen führen im Allgemeinen zu einer stärkeren Ausdehnung. Prusa nennt hier Galaxy Black als Beispiel: Nach dem Druckvorgang erhält das Filament eine dunkelgraue, betonähnliche Optik, wie es das Unternehmen beschreibt.
Die Temperatur ist der entscheidende Faktor, um das Verhalten des Materials zu steuern. Bei Verwendung der Standardprofile von Prusa beginnt das Aufschäumen bei rund 215 °C. Der maximale Effekt wird bei etwa 235 °C erreicht.
Wird die Temperatur über diesen Wert hinaus erhöht, verringert sich das Druckgewicht laut Prusa nicht mehr nennenswert. Stattdessen kann dies die Oberflächenqualität beeinträchtigen oder sogar zur Zersetzung des Materials führen.
Das Unternehmen warnt seine Nutzer ausdrücklich davor, die Marke von 250 °C zu überschreiten. Ab dieser Temperatur kann das Material potenziell gefährlichen Dampf absondern.
Mehr Ausdehnung bedeutet mehr Feinabstimmung
Der Preis für leichtere Drucke ist, dass PLA Lightweight mehr Aufmerksamkeit bei den Einstellungen erfordert als herkömmliches PLA. Prusa räumt ein, dass PLA Lightweight nicht als unkomplizierter 1:1-Ersatz für Standard-PLA gedacht ist. Um das geringstmögliche Druckgewicht zu erreichen, kann eine zusätzliche Feinabstimmung notwendig sein. Zudem erfordert die Neigung des Materials zum Stringing (Fadenbildung) oftmals eine aufwendigere Nachbearbeitung. Bei Projekten mit strengen Gewichtsvorgaben ist die Möglichkeit, ein originalgroßes Bauteil mit wesentlich weniger Material zu fertigen, jedoch ein enormer Vorteil. Das macht das Filament besonders für Fluggeräte, Drohnen, Wearables und andere Anwendungen attraktiv, bei denen es auf jedes eingesparte Gramm ankommt.
Da sich das Filament nach dem Austritt aus der Düse weiter ausdehnt, neigt es während der Leerfahrten stärker zum Nachlaufen (Oozing) und zum Stringing. Prusa empfiehlt, im PrusaSlicer die Option „Kreuzen von Konturen vermeiden“ zu aktivieren und eine maximale Umweglänge von 40 mm einzustellen. Außerdem rät das Unternehmen, nach Möglichkeit immer nur ein Objekt auf einmal zu drucken. Dadurch lassen sich Leerfahrten zwischen getrennten Bauteilen minimieren.
Das Standardprofil von Prusa für PLA Lightweight nutzt eine Düsentemperatur von 230 °C und eine Druckbett-Temperatur von 60 °C. Es arbeitet ohne Rückzug und mit einem Extrusionsmultiplikator von 0,45.
Das Unternehmen empfiehlt die originalen Messingdüsen in den Größen 0,4 mm und 0,6 mm. Dies gilt sowohl für die Standard- als auch für die High-Flow-Ausführungen.
Eine Änderung der Düsentemperatur beeinflusst auch, wie stark sich das Filament ausdehnt. Das bedeutet, dass Nutzer den Extrusionsmultiplikator unter Umständen entsprechend anpassen müssen. Prusa empfiehlt, einen einwandigen Kalibrierwürfel zu drucken. So lässt sich die Wandstärke präzise messen, wenn man individuelle Temperatur- und Flow-Einstellungen vornimmt.
Trocken aufbewahren
Wie viele Filamente für den 3D-Druck ist auch PLA Lightweight hygroskopisch. Das bedeutet, es kann Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufnehmen.
Prusa empfiehlt, das Filament stets trocken zu lagern. Bei Bedarf sollte es für fünf Stunden bei 55 °C getrocknet werden.
Zu den vom Unternehmen aufgelisteten und unterstützten Druckerprofilen im PrusaSlicer gehören der Core One+, Core One+ (Gen 2), Core One L+, MK4S, XL und der XL+.
Das Prusament PLA Lightweight ist in den Farben Army Green, Chocolate Brown, Galaxy Black, Natural und Coral Orange erhältlich.
Ein Vergleich von Prusament PLA Lightweight
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