Filament
Filament ist der aufgerollte Kunststoffdraht, den die häufigste Art von 3D-Druckern als Material verwendet. Der Draht wird im Druckkopf geschmolzen und Schicht für Schicht zu einem Werkstück aufgetragen.
Ein 3D-Drucker baut Gegenstände nicht aus einem Block heraus, sondern trägt sie in dünnen Schichten auf. Bei der verbreitetsten Bauart braucht er dafür einen langen, dünnen Kunststoffdraht. Dieser Draht heißt Filament. Er ist meist 1,75 Millimeter dick und kommt auf einer Rolle mit typischerweise einem Kilogramm Material. Der Drucker zieht den Draht ein, erhitzt ihn auf etwa 200 Grad und drückt die weiche Masse durch eine feine Düse. Man kann sich das wie eine sehr präzise Heißklebepistole vorstellen, die von einem Computer gesteuert wird.
Warum die Rolle über das Ergebnis entscheidet
Beim 3D-Druck ist das Material kein Nebenschauplatz. Es bestimmt, wie stabil, wie hitzebeständig und wie schön das fertige Teil wird. Derselbe Drucker liefert mit unterschiedlichem Filament sehr unterschiedliche Ergebnisse. Deshalb reden Nutzer in Foren oft mehr über Material als über Geräte.
Filament ist außerdem der laufende Kostenpunkt. Der Drucker wird einmal gekauft, das Material wird immer wieder verbraucht. Eine Standardrolle kostet je nach Sorte etwa 15 bis 40 Euro. Für ein kleines Bauteil braucht man oft nur wenige Gramm, also Cent-Beträge. Große Objekte verschlingen dagegen schnell eine ganze Rolle.
Ein häufiger Irrtum: Filament sei einfach nur Plastik und deshalb austauschbar. Tatsächlich zieht billiges Material oft Feuchtigkeit aus der Luft. Beim Erhitzen verdampft diese Feuchtigkeit und der Druck bekommt Blasen und Risse. Profis lagern ihre Rollen deshalb in luftdichten Boxen mit Trockenmittel.
Vom Draht zur Schicht
Der Weg des Materials im Drucker hat wenige, klare Stationen. Ein Zahnradpaar, der Extruder, greift den Draht und schiebt ihn vorwärts. Dahinter sitzt ein beheizter Metallblock, das Hotend, in dem der Kunststoff weich wird. Ganz vorn liegt die Düse mit einer Öffnung von meist 0,4 Millimetern. Aus ihr tritt eine Spur aus, die etwa so dünn ist wie ein Blatt Papier.
Der Druckkopf fährt diese Spur entlang der Umrisse der jeweiligen Schicht. Danach senkt sich die Bauplattform ein Stück ab, oder der Kopf fährt hoch. Dann folgt die nächste Schicht, die auf der noch warmen darunter festklebt. Ein handtellergroßes Objekt besteht so schnell aus mehreren hundert Schichten.
Die gängigsten Sorten unterscheiden sich in ihrem Verhalten. PLA wird aus Maisstärke gewonnen, druckt sich unkompliziert und ist ideal für Modelle und Deko. PETG ist zäher und verträgt Feuchtigkeit besser, taugt also für Halterungen im Alltag. ABS hält höhere Temperaturen aus, verzieht sich aber leicht und riecht beim Drucken unangenehm. Daneben gibt es Filamente mit Beimischungen aus Holzfasern, Kohlefaser oder Metallpulver.
Vom Hobbykeller bis zur Industriemesse
In Schulen, Bibliotheken und offenen Werkstätten stehen 3D-Drucker inzwischen oft frei zugänglich. Wer dort etwas druckt, zahlt in der Regel nach verbrauchtem Filamentgewicht. Auch Hersteller von Ersatzteilen nutzen das Verfahren, wenn sich eine Spritzgussform nicht lohnt. Ein einzelnes Zahnrad für ein altes Gerät ist so in einer Stunde fertig.
In Wirtschaftsnachrichten taucht der Begriff meist im Zusammenhang mit additiver Fertigung auf, dem Fachwort für alle aufbauenden Herstellungsverfahren. Firmen wie Prusa, Bambu Lab oder Ultimaker verkaufen Drucker und Material im Paket. Das Geschäftsmodell ähnelt dem von Tintenstrahldruckern: das Gerät ist günstig, das Verbrauchsmaterial bringt Umsatz.
Interessant wird Filament auch in Debatten über Nachhaltigkeit. Fehldrucke und Stützstrukturen erzeugen viel Kunststoffabfall. Deshalb gibt es Geräte, die alte Drucke schreddern und daraus neues Filament ziehen. Ob das im großen Stil funktioniert, ist bisher offen.