Wer mit dem Hobby 3D Druck angefangen hat wird innerhalb kürzester Zeit auf einen der hartnäckigsten Mythen der 3D-Druckwelt stoßen. Filament muss getrocknet werden! Diese Aussage treffen viele Menschen und genauso werden diese Mythen auch weitergegeben. Doch was ist wirklich dran? Was ist wirklich nötig und vor allem wie weiß man das man sein Filament trocknen muss? oder eben auch nicht? Alledem wollen wir heute auf den Grund gehen!
Kleine Materialkunde – die häufigsten Filamente
Die meistverwendeten Filamente für den privaten Nutzer sind PLA und PETG. Beides sind günstige Materialien, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Beide sind jedoch sehr Einsteigerfreundlich und eignen sich für schnelle und dekorative Drucke. Neben PLA und PETG Filamenten die man heute bereits ab 5-10€/Kg bekommen kann gibt es auch noch ABS, ASA und TPU die für Fortgeschrittenere Nutzer sowie nicht jeden Drucker gleichermaßen geeignet sind. Alle Materialien bezeichnen wir in der Regel als „Plastik“, korrekterweise als Kunststoffe, doch unterscheiden sie sich sehr stark voneinander.
Das Material PLA, das es in den meisten Farbvariationen gibt, eignet sich vor allem für Einsteiger. Es ist unkompliziert, vielfältig und in der Verarbeitung leicht zu handhaben. PLA besteht aus Maisstärke oder Milchsäurepolymeren. Diese chemisch veränderten (polymerisierten) Einsatzstoffe sind unter bestimmten Bedingungen biologisch abbaubar. Damit hat PLA den großen Vorteil das es die umweltfreundlichste Version ist, die wir benutzen können. Hinzu kommt die leichte Verarbeitbarkeit. Fast alle erhältlichen Materialien lassen sich mit ähnlichen Einstellungen drucken. Moderne Drucker wie der BambuLab A1 oder der Anycubic Kobra 3 übernehmen die notwendigsten kalibrierungen sogar selbstständig so das viele der Arbeiten wegfallen die vor 10 Jahren noch obligatorisch waren.
Der große Nachteil ist die geringe haltbarkeit und vor allem die fast komplett fehlende Hitzebeständigkeit. Ein 3d gedruckter Handyhalter im Auto, als beispiel aus PLA/schwarz, würde vermutlich zwei Stunden in der Sonne nicht überstehen, je nach Innentemperatur.
PETG hingegen ist ein chemischer Stoff der aus Erdöl gewonnen wird. Wir alle haben jeden Tag PE (Polyethen) in der Hand. Ich schreibe zum Beispiel auf einer Tastatur deren Tasten mit Sicherheit aus PE sind. PETG ist lediglich eine modifizierte Variante von PE. Der konkrete Abkürzung steht für Polyethenterphtalat glykolmodifiziert. Das Glykol sorgt hier für eine geringere Materialspanung, so das sich das eigentlich starre PE aufspulen, umspulen und abrollen lässt. PETG ist bereits deutlich Hitzebeständiger als PLA und neigt weitaus weniger zum verformen. Dennoch wäre für eine Anwendung in heißen Bereichen wie z.B. Autos, Sauna oder im sonnigen Außenbereich, ASA oder ABS deutlich besser.
ABS und ASA sin zwei recht ähnliche Stoffe die aus Acrylnitril bestehen. ABS bedeutet Acrylnitril Butadien Styrol und ASA steht für Acrylnitril Styrol Acetat. Beides hört sich an als hätte sich der Chemielehrer im Unterricht wichtig gemacht und genauso sollte man beide Stoffe auch behandeln. sie bieten perfektere Eigenschaften für 3d gedruckte Funktionsteile, wobei ASA deutlich UV beständiger ist als ABS. Beide Materialien haben sehr gute mechanische Eigenschaften und lassen sich lange, auch bei höheren Temperatuen nutzen. Hier sprechen wir teilweise von einer Temperaturbeständigkeit deutlich über 100 Grad, was auch Anwendungen wie z.B. Kochlöffel oder medizinische Gegenstände, die desinfiziert werden müssen, zulässt.
Der große Nachteil hier ist allerdings das man ABS und ASA keinesfalls ohne entsprechende Schutzmaßnahmen verarbeiten sollte. Was sich wie das klugscheißern des Chemielehrer anhört ist nämlich nicht ganz ungefährlich. Sowohl Acryl-Verbindungen als auch Nitrilverbindungen, Acetate oder Butadien sollten wir nicht unbedingt einatmen, sie wirken Krebserzeugend! Wichtig an dieser Stelle: NICHT KREBSERREGEND sondern KREBSERZEUGEND. (siehe z.B. Gefahrstoff Datenblatt Butadien: Linde Gase). Zwar ist Butadien ein Gas und kein Kunststoff, aber als Inhaltsstoff wird es an der Düse unserer Drucker verdampft und kann somit wieder in die Umluft geraten. Ähnliches gilt für Acetate und Styrole genauso.
WICHTIG:
An dieser Stelle sollte man aber nicht in Panik verfallen und mit der Gasmaske rumlaufen. Es reicht vollkommen einen Drucker mit geschlossenem Gehäuse zu nutzen. Dieses Gehäuse sollte sowieso zwecks Druckqualität genutzt werden, da ABS und ASA eine gewisse Raumtemperatur zum drucken bevorzugen. Auch Zugluft ist für beide Materialien schlecht. Durchzug sollte man im Zimmer für eine bessere Lüftung trotzdem haben.
EBENFALLS WICHTIG:
ABS ist ein beliebter Kunststoff für Kinderspielzeug und in gedruckter Form Abriebfest und ungefährlich. Dank sehr guter mechnischer Eigenschaften ist es selbst in 3d-gedruckter Form vollkommen unbedenklich. Nur bitte anständig entsorgen.
Welche Filamente muss man trocknen?
Grundsätzlich gibt es da leider keine 100% genaue Aussage. Materialeigenschaften können variieren. Die unterschiedlichen Zusätze einzelner Materialien können ein trocknen notwendig machen. Wie im Bild (oben) abgebildet sind zum Beispiel fluoreszierende Zusätze aber auch Carbonfasern, Glasfasern, Holz, Stein und Metallpulver keine Seltenheit. Das kann die Eigenschaften eines Materials stark beeinflussen.
Generell kann man aber sagen das man in unseren Breitengraden, also sprich Deutschland und drumherum PLA nicht trocknen muss. Das Material ist hydrophob und kann kein Wasser aufnehmen, PLA ist wasserabweisend. Das Ganze kann sich natürlich, z.B. durch Zusätze wie Holzpulver ändern. Auch geografische Bedingungen sollte man hier berücksichtigen. In Gegenden mit sehr hoher Luftfeuchte kann anhaftende Feuchtigkeit nämlich schon zum Problem werden.
Bei PETG hingegen kommt es ausschließlich auf die genaue Zusammensetzung an. Die kennt man vorher meistens nicht, aber es lohnt sich einen Testdruck mit einer frischen Rolle zu machen. Ist der Testdruck in Ordnung braucht man PETG in der Regel auch nicht zu trocknen. Sollte der Druck jedoch unschöne Stellen zeigen kommen wir ums trocknen nicht herum.
Das obere Bild zeigt 2 mal den gleichen Druck, mit 2 mal dem gleichen Material. Die farbunterschiede und die Verstaubung sind der Beleuchtung am Ort des Fotos geschuldet. Dennoch erkennt man deutlich im linken Bild ein viel klareres und saubereres Druckbild, während das rechte Bild öffensichtliche Oberflächenschäden zeigt. Was hier wie massiver Staub aussieht ist zum Großteil nämlich ein Druckfehler, der auf Feuchtigkeit zurückzuführen ist.
Dahingegen hatte ich aber auch schon Materialien im Test die mir bereits offen geliefert worden sind und Monate später auch noch keine trocknung benötigt haben. PETG ist also immer mit Vorsicht zu genießen wenn es um die Aussage geht… muss man trocknen.
Weitere Materialien wie ABS, ASA und TPU sollte man grundsätzlich immer trocknen! Die Hersteller geben entsprechende Hinweise wie man damit vorgehen sollte. Bei TPU würde ich sogar soweit gehen das ich den Druck direkt aus dem Trockner heraus empfehlen würde.
aber was ist mit PLA?
PLA ist hier wieder ein Sonderfall. Es zieht zwar keine Feuchtigkeit sondern weist diese ab, jedoch gibt es auch PLA Varianten die Anteile von TPU enthalten. Das TPU sorgt hier für einen besseren Glanz und eine schönere Oberfläche. Sogenanntes Silk PLA kann dann trotz der Tatsache das es Wasserabweisend ist eben doch Feuchtigkeit einlagern.
Diverse Inhaltstoffe und Zusätze, gerade bei Herstellern aus Fernost können ein trocknen ebenfalls sinnvoll machen. Genauso wie das trocknen von PLA nach dem umspulen ebenfalls Sinn macht. Hier allerdings weniger wegen der Feuchtigkeit sondern um die Spannung aus dem Material zu nehmen, die sich durch das aufrollen entegegen der eigentlichen Spulrichtung aufbauen kann.
Materialien die umgespult werden erzeugen eine gewisse Spannung im Filamentfaden und können dadurch brechen oder porös werden. Das gilt zum Beispiel auch wenn diese Materialien zu fest aufgespult werden.
Fazit – oder das große Jein
Grundlegend kann trocknen von Filament nicht schaden. Auch eine trockene Lagerung ist absolut empfehlenswert. Jedoch kann man sich auch nicht mit Lagerboxen eindecken als wäre man Krösus, denn schnell hat man 20 oder 30 Farben offen und eine passende Trockenbox kostet nunmal auch Geld.
Aus eigener Erfahrung kann ich berichten das PLA, selbst Silk PLA in den wenigsten Fällen wirklich von einer Trocknung profitiert. Erst bei wirklich schlechtem Druckbild, trotz korrekt kalibriertem Material sollte man wirklich eine Nachtrocknung in betracht ziehen. PETG hingegen ist ein Material bei dem man das trocknen mit einkalkulieren muss. Andere Materialien wie ABS, ASA oder TPU sollten immer getrocknet sein und Luftdicht verpackt gelagert werden. Hier eignen sich vor allem Silikagel Tütchen als Beigabe um Feuchtigkeit aufzusaugen.
Das gleiche gilt natürlich auch für PLA wenn es Zusätze wie z.B. Holz oder Carbonfasern mit sich bringt. Entsprechende Zusätze wie fluoreszierendes Material und oder Materialfremde Fasern sorgen aber auch bei allen anderen Materialien für eine erhöhte Feuchtigkeitsaufnahme.
Solange man sich an die korrekten Temperaturen für das jeweilige Material hält kann trocknen auch grundsätzlich nicht schaden! Bei mir persönlich sind PLA Rollen im Einsatz die teilweise 1 Jahr oder länger offen im Hobbyraum rumliegen und keinerlei Feuchtigkeit aufweisen. Auch PETG hält meist mehrere Monate offen im Raum durch ohne Qualitätseinbußen zu zeigen.
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