3D-Druck und Prototypenbau

Prototec 3D-Druck Materialien Übersicht

3D-Druck Materialien

Es gibt zahlreiche 3D-Druck Materialien. Hier die Übersicht zu behalten ist nicht ganz so einfach. Und beinahe täglich kommen neue hinzu. Dieser Leitfaden soll Ihnen helfen das richtige 3D-Druck Material für Ihre Anforderung und Anwendung zu finden. Auch wenn dies nur ein Auszug und bei weitem nicht vollständig ist, so beinhaltet er die wichtigsten und gängigsten Materialien für den 3D-Druck.

Lesen Sie hier alles zu den 3D-Druck Materialien oder springen Sie direkt zu dem Material und Verfahren Ihrer Wahl:

Überblick und technische Eigenschaften


Kunststoff für den 3D-Druck

3D-Druck Materialien für FDM

Die vermutlich am meisten genutzten Kunststoff Materialien sind die im FDM-Verfahren verwendeten Filamente. Hier kann fast jeder thermoplastische Kunststoff verarbeitet werden. Egal ob PLA, ABS, Nylon, PA, PETG, PMMA, TPE und weitere. Das ist auch der größte Vorteil vom FDM / FFF Druck. Hierbei ist der PLA für den Hobby- und Heimbedarf das günstigste und damit auch das beliebteste Material.

Materialien für den FDM 3D-Druck

Material Einsatzgebiet Eigenschaften Download
ASA Teile im Außenbereich UV- und Witterungsbeständig
ABS technische Teile Schlagfest, hohe Festigkeit Datenblatt
PC transparente und steife Modelle Transluzent, hohe Steifigkeit
PET transparente Modelle, Konsumgüter Transluzent, Lebensmitteleignung
PLA Modelle Günstig, einfach zu drucken
TPU Elastische Bauteile gummiartig
PEEK / ULTEM Teile für spezielle Anwendungen Hochtemperatur / chemische Beständigkeit

 

3D-Druck Materialien für FDM

Das FDM 3D-Druck Verfahren ist eines der beliebtesten Technologien für Einsteiger und DIY (Do it yourself) Anwendungen. Die einfachen Einstiegsdrucker gibt es bereits für wenige hundert Euro. Diese einfachen Drucker kommen jedoch weder qualitativ, noch von der Genauigkeit und Präzision an die industriellen Drucker dran. Allerdings bietet diese Drucktechnologie die Möglichkeit im späteren Serienmaterial zu drucken und Materialien aus dem Kunststoffspritzguss einzusetzen.

Das FDM-Verfahren ist das bekannteste und vermutlich meist genutzte 3D-Druck Verfahren. Hier kann fast jeder thermoplastische Kunststoff verarbeitet werden. Egal ob PLA, ABS, Nylon, PA, PETG, PMMA, TPE und weitere. Das ist auch der größte Vorteil vom FDM / FFF Druck. Hierbei ist der PLA für den Hobby- und Heimbedarf das günstigste und damit auch das beliebteste Material.

Materialien für den FDM 3D-Druck

MaterialEinsatzgebietEigenschaftenDownload
ASATeile im AußenbereichUV- und Witterungsbeständig 
ABStechnische TeileSchlagfest, hohe Festigkeit Datenblatt
PCtransparente und steife ModelleTransluzent, hohe Steifigkeit 
PETtransparente Modelle, KonsumgüterTransluzent, Lebensmitteleignung 
PLAModelleGünstig, einfach zu drucken 
TPUElastische Bauteilegummiartig 
PEEK / ULTEMTeile für spezielle AnwendungenHochtemperatur / chemische Beständigkeit 

Oberflächen

Die Oberflächen sind meist nicht besonders präzise und sehr grob. Durch die extrudierten Filamentbahnen haben die Teile eine eher grobe Struktur. Wenn die Oberfläche glatter sein soll, kann diese durch Fillern, Schleifen oder chemische Glättung verbessert werden.

Farben

Wie im Kunststoffspritzguss können viele Farbenrealisiert werden, jedoch ist das immer vom verwendeten Filamentdraht abhängig. Standardfarben sind hier Schwarz und Weiß, es gibt jedoch auch Blau, Grün, Gelb, Rot und einige weitere Farben.

Post-Processe (Nacharbeitsgänge)

Für den FDM / FFF 3D-Druck wird oftmals eine Stützstruktur benötigt. Im Nachgang an den Druck kommen mechanische oder chemische Verfahren zum Einsatz.

Der FDM / FFF 3D-Druck bietet sich für einfache Modelle und Anforderungen an. Viele Betriebe haben einen kleinen 3D-Drucker für unter 1000€ oder bis wenige tausend Euro. Für hoch beanspruchte, komplexere, große, technisch hochwertige Teile oder größeren Stückzahlen, muss meist jedoch auf die Drucker von 3D-Druck Dienstleistern zurück gegriffen werden.

3D-Druck Materialien für SLS (Lasersintern)

Eines der beliebtesten 3D-Druck Verfahren ist das Lasersintern. Gegenüber dem FDM 3D-Druck sind die Oberflächen und die Detailgenauigkeit deutlich besser.

Materialien für den SLS 3D-Druck

Material Materialnamen Einsatzgebiet Eigenschaften Download
PA12 Polyamid 12 / PA2200 Mehrzweckmaterial gute Festigkeit / Zähigkeit Datenblatt
PA12-GF PA12 mit Glaskugeln gefüllt / PA3200 GF abrasiv beanspruchte Teile höhere Verschleißfestigkeit Datenblatt
PA12 AlU PA12 mit Aluminium gefüllt / Alumide® metallische Optik Zerspanbarkeit und erhöhte Temperaturen
PA12 CS PA12 mit Keramik gefüllt Elektronikbauteile und hohe Einsatztemperaturen hohe Temperaturbeständigkeit und Steifigkeit
PA11 Polyamid 11 / PA1101 Funktionsteile mit hoher Bruchdehnung sehr Duktil und Schlagzäh
TPU / TPE Polyurethan Dichtungen und Dämpfer hohe Elastizität

Oberflächen

Die Oberflächen sind beim selektiven Lasersintern deutlich besser. Jedoch weisen SLS Bauteile eine gewisse Rauigkeit auf. Auch beim SLS gibt es eine größere Auswahl an 3D-Druck Materialien. Diese besitzen alle eine etwas andere Oberflächenstruktur und aussehen. Beispielsweise hat PA12-GF weist bessere Oberflächen, wohingegen das PA12-ALU eine eher metallische Optik hat.

Farben

Im SLS Verfahren spielt die Farbe keine Rolle bei der Werkstoff- und Materialauswahl. Das Pulver beim SLS ist meistens Weiß, manchmal auch Schwarz oder Grau. Die weißen Materialien lassen sich im Nachgang in allen möglichen Farben einfärben. Hier können so gut wie alle RAL Farbtöne realisiert werden. Allerdings sind diese Farben nicht Witterungsbeständig. Wenn die Farben auch Witterungsbeständig sein sollen, bleibt nur das Lackieren mit Acrylfarben übrig.

Lackieren mit Acrylfarben: Alle RAL und Pantone Farbtöne, UV-Beständig, leichter Farbauftrag, kommt nicht in Bohrungen Einfärben: Alle RAL Farben, jedoch nicht UV- / Witterungsbeständig, Kein Farbauftrag, zieht 0,1-0,2mm in die Oberfläche ein

Post-Processe (Nacharbeitsgänge)

SLS-Bauteile können verschiedene Nacharbeitsgänge bekommen. Standardmäßig werden diese jedoch nur entpulvert. Stüztstrukturen gibt es im SLS-Verfahren nicht. Somit entfällt auch die Nacharbeit, um die Stützstrukturen zu entfernen. Für glattere Oberflächen können fast alle Materialien geschliffen, gleitgeschliffen, gestrahlt, gefillert oder lackiert werden.

Das SLS Verfahren ist eines der beliebtesten 3D-Druck Verfahren. Durch seine gute Qualität und den niedrigen Preis nutzen viele Kunden dieses Verfahren. Auch aufgrund der einfachen Nacharbeit und der vielen Möglichkeiten der Nacharbeit ist PA12 ein sehr universelles 3D-Druck Material.

3D-Druck Materialien für SLA (Stereolithographie)

Die Stereolithographie ist ein sehr präzises 3D-Druck Verfahren. Der Druckprozess ist sehr schnell, sodass Prototypen in kürzester Zeit gedruckt und zum Test, Ansichtsmuster oder Funktionsmuster bereitstehen.

Materialien für den SLA 3D-Druck

Material Materialnamen Einsatzgebiet Eigenschaften Download
Xtreme Accura Xtreme Mehrzweckmaterial Robust / Formstabil Datenblatt
ClearVue Accura ClearVue Transparent / Transluzent Lichtdurchlässig / Transparent Datenblatt

Oberflächen

Die Oberflächen bei der Stereolithographie sind extrem gut, präzise und Detailreich. Die Baustufen aus dem 3D-Druck lassen sich sehr gut durch mechanisches Schleifen entfernen, sodass eine glatte und fehlerfreie Oberfläche möglich ist.

Farben

SLA Resins können sehr gut lackiert werden. Somit lassen sich fast alle Farbwünsche unserer Kunden realisieren. Als 3D-Druck Dienstleister können wir Ihre Teile auch mit entsprechender Aufbereitung und Lackierung liefern. Es stehen alle RAL-Farben und viele Pantone Farben zur Auswahl. Bei Accura ClearVue können wir, neben der Lackierung mit transparenten Farben, auch ein Tönen der  transparenten Bauteile realisieren. Sprechen Sie uns auf Wunsch einfach an.

Lackieren mit Acrylfarben: Alle RAL und Pantone Farbtöne, UV-Beständig, leichter Farbauftrag, kommt nicht in Bohrungen Einfärben / Tönen (Nur Accura ClearVue): Grundfarben wie Rot, Gelb, Grün, Blau usw, jedoch nicht UV- / Witterungsbeständig, Kein Farbauftrag, zieht 0,1-0,2mm in die Oberfläche ein

Post-Processe (Nacharbeitsgänge)

SLA-Bauteile können verschiedene Nacharbeitsgänge bekommen. Als Standard wird ein Basisfinish durchgeführt, bei dem die Stützstrukturen entfernt und die verbleibenden unebenheiten manuell verschliffen werden. Baustufen werden dabei nicht entfernt. Weiterhin können wir auch die Baustufen verschleifen, so dass die Oberfläche sehr glatt und „smooth“ wird. Eine Anschließende Lackierung verleiht den Prototypen ein finales Finish. So lassen sich Prototypen realisieren, die Optisch von der späteren Serie nicht zu unterscheiden sind.

SLA Bauteile erfreuen sich wegen Ihrer hochauflösenden Details und sehr schönen Oberflächen allergrößter Beliebtheit. Mit dem richtigen Finish sind Ihre Prototypen von den späteren Serienteilen nicht zu unterscheiden.

3D-Druck Materialien für Polyjet

Das Poyjet Verfahren ähnelt dem der Stereolithographie, da hier ebenfalls UV-härtbare Photopolymere zum Einsatz kommen. Der Unterschied liegt jedoch in der Art des Aufbaus. Während beim SLA ein Laser die Kontur lokal in einem flüssigen Becken aushärtet, wird beim Polyjet das Material schichtweise aus einem Druckkopf aufgetragen. Nach jeder Schicht fährt eine UV-Lampe hinterher und härtet diese komplett aus. Hierbei können sehr dünne Schichtstärken realisiert werden. Die 3D gedruckten Modelle weisen somit eine hohe Oberflächengüte auf.

Materialien für den Polyjet 3D-Druck

Material Materialnamen Einsatzgebiet Eigenschaften Download
Vero White/Black Vero White/Black Standard Modelle Modelle
Vero Flex Vero Flex (Vollfarbe) Farbige Modelle Multicolor Modelle
Vero Clear Vero Clear Transparente Modelle Designmodelle
Digital ABS Digital ABS Simulation ABS Bauteile Prototypen
Agilus Agilus / Rigur Gummiartige Modelle 30-80 Shore A Dichtungen, Prototypen

Oberflächen

Das Polyjet-Verfahren kann aufgrund der geringen Schichthöhen sehr feine und gute Oberflächen realisieren. Die Schichthöhen von 16-25µm können jedoch nicht mit allen Materialien gedruckt werden. Ansonsten kann die Oberfläche durch manuelles Schleifen weiter verbessert und verfeinert werden.

Farben

Durch die Möglichkeit direkt in Farbe drucken zu können, erübrigt sich in vielen Fällen eine Nachbearbeitung. Auf das Färben oder Lackieren kann hier meist verzichtet werden.

Drucken in Vollfarbe: Einige Materialien können direkt in Vollfarbe gedruckt werden. Hierdurch können sogar Multicolor Bauteile gedruckt werden. Oberfläche: Die Oberflächen sind wegen der geringen Schichthöhe meist schon sehr fein ausgeprägt.

Post-Processe (Nacharbeitsgänge)

Vor allem bei den transparenten Bauteilen ist eine aufwendige Nacharbeit notwendig. Wenn die Bauteile klar und transparent sein sollen, kommen Sie um das aufwendige manuelle Schleifen nicht drum herum.

Vor allem die geringen Bauschichten und damit einhergehenden feinen Oberflächen machen das Polyjet-Verfahren interessant. So sind die gedruckten Bauteile oftmals schon im „As-Build“ Zustand direkt einsetzbar. Auch die Möglichkeit gummiartige oder multicolor Bauteile drucken zu können, sind 3D-Druck Materialien aus dem Polyjet Verfahren sehr interessant. Lediglich die UV-Beständigkeit und geringe chemische Beständigkeit sind hier oft hinderlich.

Metall 3D-Druck Materialien

Das Metall 3D-Druck Verfahren ist für komplexe Formen und Geometrien sehr gut geeignet. Mit den verschiedenen Werkstoffen und Materialien können eigentlich alle Branchen und Anwendungsfälle abgedeckt werden. Auch wenn der Metall 3D-Druck kein hochpräzisen Herstellungsverfahren ist, so sind die erreichbaren Toleranzen im 3D-Druck doch für viele Anwendungen nutzbar. Der Vorteil ist oft auch die Geschwindigkeit oder auch, dass keine teuren Werkzeuge oder aufwendigen Fertigungsverfahren benötigt werden. Im Metall 3D-Druck ist die Auswahl an 3D-Druck Materialien noch begrenzt, es werden jedoch ständig weitere Materialien entwickelt.

Materialien für den Metall 3D-Druck

Material Materialnamen Einsatzgebiet Eigenschaften Download
Werkzeugstahl 1.2709 / MS1 / M300 Werkzeuge / Verschleißteile Hohe Festigkeit / Zähigkeit Datenblatt
Edelstahl 1.4404 / 316L Chemische Industrie, Maschinenbau Korrosionsbeständig Datenblatt
Aluminium AlSi10Mg / 3.2381 Leichtbau, Wärmetauscher Leicht, hohe Wärmeleitfähigkeit Datenblatt
Inconel Inconel 718 oder 625 Turbinen, Luftfahrt Korrosionsbeständig, hohe Temperaturspanne
Cobalt-Chrom CoCrW Legierung Medizintechnik Verschleißfest, Medizin-Zulassung
Kupfer Kupfer Legierung Elektrotechnik, Kühlkörper elektrisch Leitfähig, hohe Wärmeleitfähigkeit
Messing Kupfer / Zink Legierung Schmuck / Armaturenbau gut zerspanbar / polierbar

Oberflächen

Die Oberflächen beim Metall 3D-Druck sind ähnlich wie beim Lasersintern aus Kunststoff. Diese ist, wie bei anderen pulverbasierenden Verfahren, prozessbedingt. Wegen der sehr geringen Schichthöhen von meist 50µm weisen Bauteile aus Metall sehr geringe und feine Baustufen auf. Oftmals sind diese nach dem Glasperlstrahlen nicht mehr zu sehen.

Farben

Im Bereich des Metall-3D-Drucks ist die Farbe meist nicht so entscheidend. Grundsätzlich weiß eigentlich jeder, wie Metallteile aussehen. Es besteht trotz allem die Möglichkeit die Materialien nach dem Drucken zu lackieren oder auch andere Beschichtungsverfahren aufzutragen. Die Bauteile aus dem Metalldrucker können genau so bearbeitet werden, wie herkömmliche Metallteile.

Lackieren mit Acrylfarben: Alle RAL und Pantone Farbtöne, jedoch bleiben die meisten Metallteile blank Oberfläche: Durch Glasperlstrahlen bekommen die Teile eine glattere und gleichmäßigere Oberfläche

Post-Processe (Nacharbeitsgänge)

Anders als bei den Kunststoff 3D-Druck Verfahren benötigt der Metall 3D-Druck eine sehr aufwendige Nacharbeit (Post-Prozess). Allein dadurch, dass sich Metall nicht so leicht wie Kunststoff bearbeiten lässt ist oftmals eine Herausforderung. Diese Nacharbeit ist oftmals ein vielfach unterschätzter Arbeitsaufwand und Kostenfaktor. Metallteile aus dem 3D-Druck bieten alle Möglichkeiten zur Nachbearbeitung, wie herkömmliche Metallteile. Egal ob es das Gleitschleifen, Wärmebehandeln, Beschichten, Fräsen, Drehen oder was auch immer ist. Es gibt hier keinen Unterschied zu normalen Metall und Stahl Materialien.

3D-Druck Materialien aus dem Metall 3D-Drucker lassen sich genau so Nacharbeiten, wie ein „normales“ Stück Stahl oder Metall. Es stehen grundsätzlich alle Post-Prozesse zur Verfügung, die sich mit dem entsprechenden konventionellen Material auch durchführen lassen.

FAZIT:

Im 3D-Druck gibt es viele Möglichkeiten und eine Vielzahl an Materialien. Die Auswahl und das Verfahren hängen sehr von den Anforderungen der zu druckenden Bauteile ab. Neben den technischen Anforderungen an das Material ist die Oberfläche und die Nacharbeit ebenso wichtig. Hier die richtige Wahl zu treffen ist daher nicht immer ganz einfach. Hier lohnt sich gegebenenfalls ein Anruf bei Ihrem 3D-Druck Dienstleister. Zusammen ermitteln wir Ihre Anforderungen und schauen, welche 3D-Druck Materialien und Verfahren für Ihre Anwendung am besten geeignet sind.

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