mini|1,75-mm-Filament in verschiedenen Farben mini|Drei handelsübliche Konfektionsformen für 3D-Druck-Filament mini|Verschiedene Filament-Materialen 3D-Druck-Filament, kurz Filament, ist ein drahtförmiger Werkstoff, der als Ausgangsstoff für das Fused Deposition Modeling (FDM) in 3D-Druckern dient. Das Filament besteht typischerweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, der in einem durchgängigen Strang auf einer Spule konfektioniert wird. Am weitesten verbreitet sind hierbei Filamente mit 1,75 mm und 2,85 mm Durchmesser sowie Spulen mit einer Nettofüllmenge von 0,5 bis 2 kg, wobei 1 kg die meiste Verbreitung findet. Kleinere Mengen in verschiedenen Farben werden oft als lose Bündel für 3D-Stifte angeboten. Das Angebot reicht von transparent bis vollständig opak in jeder erdenklichen Farbe, hergestellt aus unterschiedlichsten Materialien.3D Printer Filament Guide: Everything You Need to Know

Marktübersicht Der globale Markt für 3D-Druck-Filamente wurde im Jahr 2019 auf 471,3 Millionen USD geschätzt, 2023 lag das Marktvolumen bei 1,07 Milliarden USD. 2024 wurde für das Jahr 2027 ein Wachstum auf 1,8 bzw. für 2034 auf 4,99 Milliarden USD geschätzt.3D Printing Filament Market Size, Share, Growth & Industry Analysis, By Type (Plastics, Metals, Ceramics, Others), By Ingredient (Aerospace & Defense, Medical & Dental, Automotive, Electronics, Others) and Regional Analysis, 2024-2031 Die Nachfrage wird durch die zunehmenden Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie, für Designkommunikation und Prototypenbau angetrieben. Darüber hinaus treibt die steigende Nachfrage nach hochwertigen Druckergebnissen in der Automobil- und Industriebranche das Marktwachstum weiter voran. Während sich bei der Herstellung von Roh-Kunststoffgranulat für die unterschiedlichen Polymere nur wenige, große Hersteller wie z. B. BASF, Evonik, Arkema oder Koninklijke DSM den Markt teilen, gibt es eine schier unüberschaubare Menge an Herstellern für 3D-Druck-Filamente.3D Printing Filament Market Size, Share & Trends Analysis Report By Type (Plastics, Metal, Ceramics), By Plastic Type (Polylactic Acid, ABS), By Application (Industrial, Aerospace & Defense), By Region, And Segment Forecasts, 2020–2027

Das US-amerikanische Projekt filamentcolors.xyz verzeichnet im September 2024 rund 3.300 Filamente in unterschiedlichen Farben und Werkstoffen (davon rund 2.200 katalogisiert) von 191 Herstellern.filamentcolors.xyz Inventory / Backlog

Herstellung und ökologische Aspekte mini|Filamentherstellung mittels Extruder Das Fertigungsverfahren überschneidet sich in weiten Teilen mit dem Kunststoff-Strangpressen: Zunächst werden die benötigten Rohmaterialien gemischt. In dieser Phase können auch Additive hinzugefügt werden, um spezifische Eigenschaften wie Farbe, Flexibilität oder Festigkeit zu erzielen. Danach wird die Mischung getrocknet und anschließend aufgeschmolzen. Das flüssige Material wird anschließend durch eine Düse extrudiert, wodurch ein langer, dünner Strang entsteht. Dieser Vorgang bestimmt den Durchmesser des Filaments, typischerweise 1,75 mm oder 2,85 mm. Der so extrudierte Kunststoffstrang wird sofort abgekühlt, meist durch ein Wasserbad. Dieser Schritt ist entscheidend, um die gewünschte Form und Festigkeit des Filaments zu sichern. In diesem Prozess durchläuft das Filament mehrere Kontrollstationen, an denen der Durchmesser laufend gemessen wird. Diese Kontrolle stellt sicher, dass das Filament konsistent und für den 3D-Druck geeignet ist. Die Toleranzen liegen je nach Werkstoff und Nenndurchmesser bei etwa ±0,02 bis 0,05 mm.A lot of work goes into making 3D printer filament. Read on to learn how petrochemicals become filament on a spool!

Schließlich wird das fertige Filament auf Spulen gewickelt und für den Verkauf verpackt. Nachdem das FDM-Verfahren längst den Massenmarkt erreicht hat und das Produkt selbst weitgehend standardisiert ist, findet hier seit einigen Jahren auch eine Optimierung der Verpackung statt.

Umverpackung mini|1 kg PETG-Filament (1,75 mm) in Um- und Vakuumverpackung Der Transport erfolgt zum Schutz üblicherweise in einer Kartonumverpackung, darin befindet sich die in einer Kunststofffolie mit leichtem Unterdruck verpackte Spule. Dies ist erforderlich, weil viele 3D-Druck-Filamente hygroskopisch sind und übermäßige Feuchtigkeit je nach Werkstoff zu schlechten Druckergebnissen führen kann. Eventuell vorhandene Restfeuchte in der Vakuumverpackung wird mittels eines Trocknungsmittelbeutels, wie z. B. Silikagel, absorbiert. Zwar ist es möglich bzw. erforderlich, bestimmte Filamente vor der Benutzung in einem Filamenttrockner (vergleichbar mit einem Dörrgerät) zu trocknen, jedoch ist die vorherige Trocknung im Produktionsprozess deutlich energieeffizienter.

Spulen Aufgrund der breiten Verfügbarkeit wurde in den Anfängen oft auf bestehende Spulensysteme z. B. für Kabel- oder Schweißdraht zurückgegriffen. Kunststoffspulen nach dieser Bauart haben ein Eigengewicht von 100 bis 200 gDatabase of filament spools info, dies hat zur Folge, dass bei einer Nettofüllmenge von 1 kg ein signifikanter Overhead in der Verpackung entsteht. Viele Hersteller haben aus diesem Grund schon früh begonnen, teilweise oder vollständig aus Pappe hergestellte Spulen als Alternative zu etablieren.Spectrum Filaments introduces two new eco-materials and presents new cardboard spools Seit einigen Jahren gewinnen Refills (engl. to refill, „wiederbefüllen“) an Bedeutung. Als Hauptinnovationstreiber sind hier die 2018 eingeführte Master Spool von MatterHackers als Proof-of-ConceptMasterSpool – A proposed standard for 3D Printing filament supply without a spool sowie die 2020 eingeführte Reusable Spool von Bambu Lab als massenmarkttaugliche Version zu nennen. Bei Refills handelt es sich um Filamentbündel ohne Spule. Diese werden i. d. R. durch Kabelbinder, Plastik- oder Papierstreifen sowie die inhärente Steifigkeit des Werkstoffs in Form gehalten. Vor Benutzung werden diese auf wiederverwendbare, mehrteilige Spulen gesteckt. Diese Spulen sind i. d. R. zweiteilig und können mittels eines Bajonettverschlusses oder Stecksystems halbiert werden.How to refill your Prusament spool

Während Pappkartonspulen von den Konsumenten gut aufgenommen werden, ist die Akzeptanz von Refills begrenzt. Beim Aufbringen des Refills auf die Leerspule kann sich das Filamentbündel lösen und auseinanderfallen. Ohne ein häufig aufwändiges, manuelles Neu-Wickeln ist das Filament nicht benutzbar. In einer Kundenumfrage des Herstellers Filamentive bevorzugen rund 65 % der Kunden Pappspulen und 33 % entscheiden sich für Refills.https://www.filamentive.com/the-greener-filament-spool-masterspool-vs-cardboard/

Recycling Obwohl viele Polymere im 3D-Druck Standardwerkstoffe sind, gibt es praktisch keine etablierten Abfallkreisläufe, weswegen der Abfall vorwiegend der thermischen Verwertung zugeführt wird. Dennoch gibt es einige Ausnahmen von dieser Regel:

Einige Hersteller pelletieren fehlproduziertes Filament und verwenden das so hergestellte Granulat wieder im eigenen Produktionsprozess. Hersteller, die selbst eine industrielle Fertigung per 3D-Druck betreiben und eigenes Filament herstellen, führen ihren Produktionsausschuss wieder der Filamentproduktion zu. Beispiele hierfür sind Prusa Research oder Slant 3D. Filament kann auch aus Materialien aus bestehenden Abfallkreisläufen hergestellt werden. Hierzu eignen sich vor allem die Abfallströme von PET (Getränkeflaschen) sowie PLA (Einweggeschirr und Verpackungsmaterial). Beispiele hierfür sind ebenfalls Prusa Research sowie BASFUltrafuse® rPET – Sustainability Meets High Performance oder das deutsche Start-Up QiTech.Filament selbst herstellen: Mit dem 3D-Drucker zum Recycling-Profi | Galileo | ProSieben Endanwender können auf ähnliche Weise Filament herstellen. Dazu zählt z. B. die Herstellung von Filament aus alten PET-Getränkeflaschen oder das Extrudieren von Filament mit einer kompakten Extrusionsmaschine, beispielsweise mit dem Bausatz ARTME 3D. Viele dieser Maschinen sind jedoch entweder vergleichsweise aufwändig in der Handhabung oder sehr kostenintensiv in der Anschaffung bzw. im Betrieb. Einen vollständigen Cradle-to-Cradle-Ansatz verfolgt seit 2021 das deutsche Start-up Recycling Fabrik. Bei diesem weltweit einzigartigen Konzept werden Filamentreste und Fehldrucke systematisch von Endkonsumenten gesammelt und ohne den Einsatz von Hilfsstoffen zu neuem Filament verarbeitet.Impressive 3D Printing Technology at FORMNEXT 2022Pitchnext Event: Material & Applications Vortrag von Rudolf Leue auf der formnext 2023

Werkstoffe

Es gibt viele verschiedene Arten von Filamenten, die sich in ihren Eigenschaften, Anwendungsmöglichkeiten und Verarbeitungsanforderungen unterscheiden. Bei den meisten dieser Werkstoffe handelt es sich um thermoplastische Polymere, Copolymere oder Blends, die wahlweise durch Additive oder Füllstoffe modifiziert werden. Zu den gebräuchlichsten Werkstoffen zählen unter anderem folgende.

PLA (Polylactid)

PLA ist mit einem Marktanteil von rund 39 %The International Journal of Advanced Manufacturing Technology eines der beliebtesten Materialien für den 3D-Druck, insbesondere für Anfänger oder Hobbyanwender. Es wird aus Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt und ist unter speziellen Bedingungen biologisch abbaubar. PLA ist kostengünstig, leicht zu drucken, erfordert keine beheizte Bauplattform bzw. keinen beheizten Bauraum und hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt (ca. 180–220 °C). Es ist für Prototypen, Dekorationsobjekte und Modelle geeignet, die keiner hohen thermischen oder mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Für technische Anwendungen ist PLA aufgrund seiner niedrigen Glasübergangstemperatur (ca. 50 °C), der relativ geringen Schlagzähigkeit und des ungünstigen Kriechverhalten häufig nicht geeignet.About 3D Printing FilamentAll important types of 3D printer filament, their uses, properties, and where you can buy them. Find the best filament type for your needs!

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS ist ein robustes, wärmebeständiges und ebenfalls kostengünstiges Material. Mit einem Marktanteil von 28 % ist es vor allem in der Industrie beliebt. ABS hat einen höheren Schmelzpunkt als PLA (ca. 210–250 °C) und ist deutlich schlagzäher, beständiger gegenüber äußeren Einflüssen und eignet sich daher gut für funktionale Teile, die unter anderem höheren Temperaturen ausgesetzt werden. Aufgrund der Wärmeausdehnung bzw. -schrumpfung ist der Druck mit ABS jedoch herausfordernd. Typischerweise wurde hier eine beheizte Druckplatte sowie ein geschlossener, beheizter Bauraum (ca. 80–100 °C) benötigt, jüngere Entwicklungen und optimierte ABS-Blends erlauben jedoch oft auf einen beheizten Bauraum zu verzichten. Aufgrund der freigesetzten Dämpfe beim Druck von ABS ist entweder eine gute Belüftung oder ein geschlossener Bauraum mit einem VOC-Filter erforderlich.Prusa Material-Leitfaden: ABS

PETG (Polyethylenterephthalat – Glykol-modifiziert)

PETG ist wie, PLA und ABS, sehr kostengünstig und liegt in seinen Eigenschaften zwischen diesen beiden Werkstoffen. Es ist schlagzäher und flexibler als PLA, jedoch weniger hitzebeständig als ABS. PETG lässt sich vergleichsweise einfach drucken und hat eine sehr gute Haftung auf der Druckplatte, auch die Drucktemperaturen sind moderat (ca. 220–250 °C). Diese Eigenschaften machen es zu einer beliebten Wahl für mechanische Teile, Gehäuse und langlebige Objekte.

ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat)