Wir bei Tinkercad freuen uns immer, wenn wir hören, wie Pädagogen in Klassenzimmern auf der ganzen Welt die Entwürfe ihrer Schüler mit Hilfe des 3D-Drucks in die Realität umsetzen. Wir glauben, dass der 3D-Druck (und die digitale Fertigung im Allgemeinen) jedem Menschen die Möglichkeit bietet, seine Welt zu gestalten und zu formen. Allerdings haben wir auch genug Stunden mit unseren eigenen Geräten verbracht, um zu wissen, dass der 3D-Druck ein relativ langsamer und unbeständiger Prozess ist, der manchmal zu enttäuschenden Ergebnissen führen kann. 

Um Ihnen und Ihrer Klasse die besten Voraussetzungen für einen erfolgreichen 3D-Druck zu bieten, haben wir diesen Leitfaden erstellt, der Ihnen hilft, das für Ihre Anforderungen am besten geeignete Material (Filament) zu verstehen und auszuwählen. Zwar müssen Sie die Einstellungen und Fähigkeiten Ihres spezifischen 3D-Druckers verstehen, doch ist das Filament, mit dem Sie ihn befüllen, ein ebenso wichtiger (und oft übersehener) Faktor für einen erfolgreichen Druck. 

Der folgende Leitfaden befasst sich bewusst nur mit den Filamenttypen, die unserer Meinung nach für den Druck im Unterricht geeignet sind und deren Verwendung es sich zu verstehen lohnt. Weitere Informationen zu den vielfältigen Filamenten, die für Profis und Hobbyanwender geeignet sind, finden Sie in unseren Literaturempfehlungen am Ende dieses Beitrags.

Viel Spaß mit der Anleitung und teilen Sie Ihre gelungenen Druckergebnisse unbedingt mit uns auf Twitter, Facebook, oder Instagram. 

Foto von Page Russell auf Instructables.

PLA

Benutzerfreundlichkeit: Einfach

Drucktemperatur: 180 °C – 230 °C

Druckbetttemperatur: Keine Heizung erforderlich, 20 °C – 60 °C (optional)

Vorteile: Relativ geruchsneutral, minimale Verformung oder Schrumpfung, unglaublich viele Filamentvarianten (siehe „Fun Options“ unten), kostengünstig, beheiztes Druckbett nicht erforderlich, biologisch abbaubar (begrenzt), recycelbar (begrenzt). 

Nachteile: Spröde Drucke mit relativ geringer mechanischer Festigkeit im Vergleich zu anderen Materialien, schmelzen leicht unter hoher Hitze (obwohl dies manchmal für beabsichtigte Glüheffekte nützlich sein kann).

Bild von transparentem PETG mit freundlicher Genehmigung von MatterHackers.

PETG

Benutzerfreundlichkeit: Mittel

Drucktemperatur: 220 °C – 250 °C

Druckbetttemperatur: 50 °C – 75 °C

Vorteile: Unglaubliche Haftung auf dem Druckbett (manchmal sogar zu gut), verbesserte Flexibilität gegenüber PLA, hohe Festigkeit, minimales Verziehen oder Schrumpfen, die Druckergebnisse sind im Vergleich zu PLA relativ hitzebeständig, hervorragende Schichthaftung.

Nachteile: Leichter Geruch, Filament nimmt bei Lagerung an der Luft Feuchtigkeit auf (was zu schlechter Druckleistung führt), erfordert beheiztes Druckbett, Druckbett-Trennmittel empfohlen (Malerkrepp oder Klebestift), um dauerhafte Verklebung zu verhindern. Flexible Bauplatten sind der neue Trend und jeder sollte sie haben, unabhängig davon, womit Sie drucken!

Ein Beispiel für Verformungsprobleme, die beim Drucken von ABS häufig auftreten. Foto mit freundlicher Genehmigung von Ultimaker.

ABS

Benutzerfreundlichkeit: Experte

Drucktemperatur: 210 °C – 250 °C

Druckbetttemperatur: 80 °C – 110 °C

Vorteile: Hohe Festigkeit, bessere UV-Beständigkeit für Außenanwendungen, häufig verwendet in Haushaltswaren (z. B. LEGO-Steinen), die resultierenden Drucke sind im Vergleich zu PLA relativ hitzebeständig, phänomenale Schichthaftung. 

Nachteile: Deutlicher Geruch, Belüftung während des Druckvorgangs erforderlich, erhebliche Verformungs-/Schrumpfungsprobleme, Heizbett erforderlich, Bedenken hinsichtlich VOC-Emissionen (insbesondere für Schüler mit Atemwegserkrankungen), vollständige Umschließung zur Wärmeregulierung und Gewährleistung einer ausreichenden Belüftung erforderlich.

Unterhaltsame Optionen 

Innerhalb dieser verschiedenen Formulierungen (vor allem jedoch bei PLA) finden sich eine Reihe von neuartigen Varianten, die für Schüler spannend sein könnten. Es gibt Filamente, die im Dunkeln leuchten oder bei hohen oder niedrigen Temperaturen ihre Farbe ändern. 

Bild mit freundlicher Genehmigung von MatterHackers.

Es gibt durchsichtige Filamente oder bunte, durchscheinende Filamente. Viele Filamente haben metallische Farbtöne oder glitzern.

Es gibt auch einen relativ neuen Trend zu Regenbogen- oder Mehrfarbenfilamenten, bei denen sich die Farbe über die gesamte Rolle hinweg verändert. Während jede Schicht gedruckt wird, verändert sich die Farbe langsam, was zu einem mehrfarbigen, regenbogenartigen Effekt führt. 

Bilder von DasMia auf Instructables.

Recyceltes Filament

Es gibt immer mehr teilweise oder vollständig recycelte Filamente auf dem Markt. Da derzeit die Quellen für recyceltes ABS, PET und Polystyrol reichlicher vorhanden sind als für PLA, gibt es weniger Optionen für recycelte Filamente auf PLA-Basis. 

Bild mit freundlicher Genehmigung von Closed Loop Plastics.

Auch wenn Ihre Erfahrungen variieren können, sind recycelte Filamente naturgemäß ein weniger vorhersehbares Produkt mit einer begrenzten Farbpalette. Für den Einsatz im Unterricht, wo die Konsistenz Ihres Druckers ein wichtiger Faktor ist, können recycelte Filamente zu unerwünschter Unvorhersehbarkeit führen.

Nützliche Tipps

Foto von Page Russell auf Instructables.

Genau wie die Tinte in Ihrem Computerdrucker ist das Filament, das Sie für Ihren 3D-Drucker kaufen, eine laufende Ausgabe. Schützen Sie Ihre Investition mit Diese Tipps von Paige Russel zur Lagerung von Filamenten, um deren Lebensdauer zu verlängern. 

Beachten Sie bei der Einstellung der Drucktemperatur immer die vom Filamenthersteller empfohlenen Einstellungen. Diese sind häufig auf der Verpackung des Filaments angegeben oder auf der Website des Herstellers zu finden. Verschiedene Marken haben oft leicht unterschiedliche Zusammensetzungen, die zu etwas höheren oder niedrigeren Schmelztemperaturen führen.

Aber was ist mit…?

Es stimmt, dass es eine Vielzahl von Filamentformulierungen gibt, die wir in dieser Liste nicht aufgeführt haben. Nylon, TPE, ASA, Polypropylen, HIPS, Flex, Polycarbonat und andere sind allesamt Optionen, die wir jedem Hobbybastler empfehlen würden. Für den Einsatz im Unterricht sind diese Alternativen jedoch aufgrund ihrer Kosten, Lagerungsanforderungen, seltenen Verwendung, Druckanforderungen oder Gerüche in den meisten Fällen nur schwer zu empfehlen. 

Foto von Page Russell auf Instructables.

Wenn Sie jedoch als Pädagoge auf eine bestimmte Art oder Marke von Filament schwören, die sich in Ihrem Unterricht besonders bewährt hat, teilen Sie uns dies bitte in den sozialen Medien mit, damit wir dies bei zukünftigen Überarbeitungen dieses Leitfadens berücksichtigen können. 

Erwähnenswert ist auch, dass On-Demand-Dienste wie Polare Wolke, Behandlungsvorrat, iMaterialisieren, Shapeways, 3D-Hubsund Ponoko (für Laserschneiden) ermöglichen es, mit einer Vielzahl von Materialien und Verfahren zu experimentieren oder sogar exotische Materialien wie Metall oder Kohlefaser zu verwenden. Einige dieser Optionen sind direkt über das Exportmenü von Tinkercad zugänglich.

Bei diesen Diensten laden Sie einfach Ihr 3D-Modell hoch, wählen das gewünschte Material aus und zahlen eine Gebühr, damit es gedruckt und direkt in Ihr Klassenzimmer geliefert wird. Das kann ziemlich teuer werden, aber für einen Sonderfall oder ein Klassenprojekt zum Jahresende kann es sich lohnen.

Wir empfehlen Ihnen auch, sich an Ihren örtlichen Makerspace oder Ihre öffentliche Bibliothek zu wenden, um zu erfahren, ob es Möglichkeiten gibt, mit Freiwilligen zusammenzuarbeiten, um Unterrichtsmaterialien mit deren Einrichtungen und Geräten auszudrucken. Es kann ein großer Vorteil sein, wenn Ihnen vor Ort Fachpersonal zur Seite steht, das Sie bei diesem Prozess begleitet, Ihnen mit seinem Fachwissen zur Seite steht und Ihnen durch den Einsatz mehrerer Drucker viel Zeit spart. 

Foto von Printeraction auf Instructables.

Weiterführende Literatur

Bei unseren Recherchen für diesen Leitfaden haben wir eine Reihe hervorragender Ressourcen gefunden, die sich ausführlich und detailliert mit dem Thema Filamentoptionen befassen. Für Hobbyanwender und professionelle Nutzer bieten sich Online-Leitfäden von All3DP, Prusa Forschungund MatterHackers bieten eine unerschöpfliche Menge an nützlichen Informationen zu diesem Thema und wurden alle als Grundlage für unseren eigenen Leitfaden hier verwendet. 

Weitere Informationen zu VOCs in Filamenten und deren Auswirkungen auf die Gesundheit finden Sie unter Der Elefant im Klassenzimmer von Mike Titsch auf 3D Printer World und die von ihm zitierten Quellen.