Die Chefs im Ring
Für den 3D-Druck sind heutzutage viele Technologien gängig, aber im Privatgebrauch ist das Fused Deposition Modeling (FDM) ohne Zweifel die beliebteste. Das Material, das bei FDM-3D-Druckern verarbeitet wird, hat die Form eines Filaments, also quasi eines Kunststoffstrangs, der auf einer Spule aufgewickelt wurde. Filamente bestehen aus den verschiedensten Materialien, sind aber üblicherweise Thermoplaste, da diese leicht geschmolzen werden können, um dann in neuer Form wieder auszuhärten.
Unter den zahlreichen Filamentarten ist das PLA (kurz für „Polylactic Acid“) am beliebtesten, da es am einfachsten zu verwenden und außerdem kostengünstig ist. Es gibt aber auch andere häufig verwendete Materialien, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), das häufig in Spritzgussverfahren zur Herstellung von Verbraucherteilen wie LEGO-Steinen oder Amaturenbrettern im Auto verwendet wird.
Eventuell noch zusammen mit PETG sind PLA und ABS die Filamente, die beim FDM-3D-Druck am häufigsten zum Einsatz kommen. Sie sind zwar beides Thermoplaste und sehen ähnlich aus, unterscheiden sich aber doch in einigen Punkten. In diesem Artikel vergleichen wir die beiden Materialien hinsichtlich einiger wichtiger Aspekte, wie ihrer Druckqualität, ihres Preises und noch mehr.
Druckqualität und Verwendung
PLA und ABS sehen auf den ersten Blick sehr ähnlich aus, aber bei der Druckqualität unterscheiden sie sich doch sehr. In diesem Abschnitt werden wir uns die Unterschiede zwischen PLA und ABS ansehen und herausfinden, wie sie verwendet und gedruckt werden.
Temperatur
Die ersten Unterschiede treten schon bei der für den Druck benötigten Temperatur auf. Soll heißen: Für ABS benötigst du eine heißere Extruderdüse und ein heißeres Druckbett als für PLA. Wichtiger ist dabei definitiv das Druckbett, denn ABS neigt zu Verwölbungen auf dem Druckbett. Die meisten ABS-Filamente benötigen eine Druckbetttemperatur zwischen 80 und 110 °C. PLA braucht dahingegen nicht unbedingt ein beheiztes Druckbett, doch eine Druckbetttemperatur von etwa 60 °C kann grundsätzlich nicht schaden.
Bei der Temperatur der Extruderdüse ist der Unterschied nicht ganz so gravierend. PLA benötigt üblicherweise eine Düsentemperatur von 180 bis 230 °C, ABS hingegen 210 bis 250 °C.
Ein weiterer temperaturabhängiger Aspekt ist, dass du für den 3D-Druck mit ABS normalerweise ein Gehäuse um deinen Drucker brauchst, mit dem du die Umgebungstemperatur und den Luftstrom kontrollieren kannst. Das liegt daran, dass ABS ein sehr temperaturempfindliches Material ist, was dazu führt, dass Teile Risse bekommen können, wenn sie von einem Luftzug getroffen werden oder Temperaturschwankungen unterliegen. Der 3D-Druck mit PLA ist diesbezüglich wesentlich einfacher, da du hierbei kein Gehäuse benötigst (dennoch kann ein solches die Druckqualität verbessern).
Geschwindigkeit
ABS und PLA drucken ungefähr mit derselben Geschwindigkeit, was besonders von Vorteil ist, wenn du das Slicer-Profil für den 3D-Druck mit einem anderen Material änderst. PLA gibt sich üblicherweise mit 60 mm/s zufrieden, doch das ist noch nicht das Ende der Fahnenstange; einige Nutzer haben sogar schon mit 150 mm/s oder mehr gedruckt. Auch ABS kann mit 60 mm/s drucken, aber hier ist das schon eher das obere Ende des Spektrums (im Durchschnitt druckt ABS mit 40 bis 60 mm/s).
Deine Druckgeschwindigkeit hängt auch von deinen anderen Einstellungen ab; die Entscheidung, ob du nun PLA oder ABS verwenden möchtest, ist hier also eher weniger entscheidend.
Dämpfe
Nahezu jedes Filament setzt beim 3D-Druck Dämpfe frei, doch manche tun dies offensichtlicher als andere. Wenn ein Thermoplast erhitzt wird, werden Dämpfe abgegeben. Diese Dämpfe sind üblicherweise nicht gerade gesundheitsfördernd, da sie schädliche Partikel enthalten können.
PLA ist nicht gerade dafür bekannt, schlecht zu riechen; und da es sich dabei um ein pflanzliches Material handelt, muss man sich über jegliche Dämpfe keine allzu großen Sorgen machen. ABS dahingegen ist deutlich schädlicher und riecht noch dazu fürchterlich.
Wenn du ein Gehäuse nutzt, werden sämtliche Dämpfe auf einmal freigesetzt, wenn du dieses öffnest. Oftmals ist der Gestank dann kaum auszuhalten. Deswegen solltest du im Umgang mit deinem Gehäuse immer größte Sorgfalt walten lassen und für ausreichend Belüftung in dem Raum sorgen, in dem gedruckt wird. Hierfür können Filter eine sehr große Hilfe sein.
Aufbewahrung
Vielleicht glaubst du, dass die Aufbewahrung des Filaments keine große Rolle spielt, doch unterschiedliche Materialien sind unterschiedlich hygroskopisch, was bedeutet, dass sie unterschiedlich auf Feuchtigkeit reagieren. Wenn hygroskope Materialien Feuchtigkeit absorbieren, führt dies zu einer deutlich schlechteren Druckqualität – wenn das Filament erhitzt und extrudiert wird, kann es unter anderem zu einer Bläschenbildung kommen.
Im Gegensatz zu PETG sind PLA und ABS jedoch nicht gerade sehr wasserempfindliche Materialien. Dennoch solltest du immer sicherstellen, dass deine Filament in einer luftdichten Box aufbewahrt werden, damit sie keiner Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Du kannst deine Filamente mit einem Ofen oder einem Dehydrator vor der Nutzung auch trocknen oder dehydrieren.
Materialeigenschaften
Ein weiterer wichtiger Aspekt eines jeden Filaments sind seine Materialeigenschaften, und PLA und ABS könnten in diesem Punkt gar nicht unterschiedlicher sein. Sehen wir uns einmal die Unterschiede zwischen PLA und ABS hinsichtlich der Härte, Flexibilität und Nachbearbeitungsmöglichkeiten an.
Härte und Haltbarkeit
Die Härte ist ein enorm wichtiger Aspekt bei jedem Material, denn schwache Teile verfügen logischerweise auch über weniger Anwendungsmöglichkeiten.
Hierfür wurde von MatterHackers ein Test durchgeführt, bei dem derselbe Haken mit unterschiedlichen Materialien gedruckt und anschließend überprüft wurde, wie viel Gewicht jeder Haken tragen konnte. Die Ergebnisse zeigten, dass ABS mindestens 95 kg und maximal 129 kg tragen konnte. Das ist schon eine ziemlich gute und im Vergleich zu PLA deutlich höhere Spanne (54 bis 83,5 kg). Insgesamt ist ABS also deutlich robuster als PLA, was in gewisser Weise ein Ausgleich dafür ist, dass es auch schwieriger ist, damit zu drucken.
Ein weiterer Punkt, den es zu beachten gilt, ist die Haltbarkeit eines Materials gegenüber Witterungseinflüssen wie Sonnenlicht, extremen Temperaturen und anderen Elementen. ABS kommt mit höheren Temperaturen besser zurecht als PLA; dafür wird es aber bei Kälte brüchig, im Gegensatz zu PLA. Darüber hinaus zersetzen sich beide Materialien im Laufe der Zeit, wenn sie UV-Strahlen und Feuchtigkeit ausgesetzt werden, weswegen sich keines der beiden Materialien besonders für Teile eignet, die im Freien verwendet werden.
Flexibilität
PLA und ABS sind keine elastischen Filamente wie TPU, aber die Flexibilität ist dennoch ein wichtiger Faktor, denn sie bestimmt, ob Teile brüchig oder haltbar werden. Die „Flexibilität“ bezieht sich üblicherweise auf die Biegefestigkeit, wobei ein höherer Wert bedeutet, dass das Material weniger brüchig ist. Sie kann aber auch die Dehnung an der Bruchstelle beschreiben.
AirWolf3D hat mit einigen 3D-gedruckten Haken aus verschiedenen Materialien ein paar Tests durchgeführt und herausgefunden, dass die Dehnung an der Bruchstelle bei ABS höher ist als bei PLA. In diesen Tests hat sich gezeigt, dass PLA lediglich eine Dehnung von 15,3 % erzielen konnte, bevor der Haken kaputtging. Bei ABS waren es im Vergleich 21,6 %. In anderen Worten: Teile aus ABS sind weniger brüchig als Teile aus PLA, was bei einem funktionellen Teil schon einen enormen Unterschied machen kann.
Nachbearbeitung
Mit Nachbearbeitung sind Techniken gemeint, mit denen du ein Teil verbessern kannst, nachdem es 3D-gedruckt wurde. Sowohl PLA als auch ABS sind für grundlegende Nachbearbeitungsmethoden wie Abschleifen oder Übermalen geeignet, obwohl einige Maker behaupten, dass ABS leichter abgeschliffen werden kann.
Eine weitere populäre Nechbearbeitungsmethode ist das Glätten mithilfe eines Lösungsmittels. Hierfür scheint sich ABS am besten zu eignen, da es sich relativ einfach mit Acetondampf glätten lässt.
Weitere Eigenschaften
Natürlich verfügen PLA und ABS über weitere Eigenschaften, die für eine spezielle Anwendung von Belang sein können.PLA ist beispielsweise besser recycelbar und ist biologisch abbaubar. Um ehrlich zu sein sind die beiden genannten Eigenschaften allerdings auch schon die wichtigsten, alle anderen spielen nur in sehr besonderen Kontexten eine Rolle.
Kosten und Optionen
PLA und ABS spielen preislich in derselben Klasse, wenn es um die Kosten pro Kilogramm Filamentspule geht. Wenn man sich jedoch nur die Rohmaterialkosten anschaut, ist ABS vermutlich etwas günstiger als PLA. Das liegt daran, dass ABS häufig in Spritzgussverfahren zur Herstellung von kleinen, gewöhnlichen Teilen wie LEGO-Steinen oder Komponenten für das Innere eines Autos verwendet wird.
Da PLA in der Welt des 3D-Drucks beliebter als ABS ist und die Infrastruktur rund um dieses Material besser ausgebaut ist, findet man manchmal schon PLA-Spulen, die günstiger sind als ABS-Filament.Doch dieser Preisunterschied ist nicht wirklich groß und der tatsächliche Preis einer Spule dieser Materialien hängt eher von anderen Faktoren ab. Dinge wie die Marke, die Durchmessertoleranz, die Farbe und die Versandkosten spielen da schon eine entscheidendere Rolle, warum manche Filamente teurer sind als andere.
Hierzu wäre noch zu erwähnen, dass es bei PLA aufgrund der größeren Beliebtheit auch eine größere Auswahl an Marken, Farben und besonderen Mischungen (wie Komposit-PLA-Filamente) gibt. ABS bietet natürlich auch verschiedene Marken und Farben, aber vermutllich nicht in demselben Ausmaß wie PLA.
Anwendungen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl PLA als auch ABS großartige Materialien sind, jedoch aus unterschiedlichen Gründen. Nachfolgend zeigen wir dir einige Anwendungsbeispiele für die beiden Filamente, um dir dabei zu helfen, das richtige Filament für dich zu finden.
PLA ist der beliebte König unter den 3D-Druck-Materialien geworden, weil das Drucken damit so einfach geht. Es ist jedoch relativ schwach und brüchig, weswegen du es am besten benutzen solltest, wenn du noch neu im 3D-Druck bist und eher unterhaltsame Modelle und keine leistungsfähigen, funktionellen Teile drucken willst. Im Prinzip ist PLA genau das richtige Material für alle Teile, die keinen hohen physischen Belastungen, keinen hohen Temperaturen und keiner UV-Strahlung ausgesetzt sind.Einige Beispiele sind Miniaturen, Ausstellungsstücke wie Cosplay-Helme und gering funktionelle Gegenstände wie Würfeltürme.
ABS dahingegen ist ein eher industrielles Material, das schwieriger zu verarbeiten ist, aber gegenüber PLA verbesserte Eigenschaften hat, einschließlich seiner Festigkeit, seiner Flexibilität und seiner Reaktivität gegenüber Lösungsmitteln. Diese Eigenschaften machen ABS für alle Maker attraktiv, die Prototypen von realen Teilen, Komponenten, die physischer Belastung ausgesetzt sind, oder Modellen zum Einrasten herstellen möchten. Einige beispielhaften Anwendungen können ein Zahnrad sein, das in einem Kampfroboter verwendet wird, ein einrastendes Kettenglied oder alles, was den Kampf gegen die Elemente überstehen soll.
Lizenz: Der Text von "ABS vs PLA (3D-Drucker-Filament): Die Unterschiede" von All3DP unterliegt der Creative Commons Attribution 4.0 International License.