ABS gehört zu den klassischen technischen Filamenten. Es ist schlagfest, vergleichsweise temperaturbeständig und lässt sich gut mechanisch bearbeiten. Seine Nachteile sind jedoch bekannt: größere Bauteile neigen zum Verziehen, beim Drucken entstehen Gerüche und ohne geschlossenen Bauraum können Risse zwischen den Schichten auftreten.
Inzwischen gibt es mehrere Filamente, die bestimmte Eigenschaften von ABS übernehmen oder sogar übertreffen. Ein vollständiger Ersatz ist jedoch nicht jedes davon. PETG lässt sich beispielsweise einfacher drucken, erreicht aber nicht die Wärmebeständigkeit von ABS. PC-ABS hält höheren Temperaturen stand, verlangt dafür eine deutlich wärmere Druckumgebung.
Vergleich der wichtigsten ABS-ähnlichen Filamente
Die Werte in der Tabelle sind typische Bereiche handelsüblicher Filamente. Sie dürfen nicht als garantierte Materialwerte für jede Marke verstanden werden. Besonders Biegefestigkeit und Wärmeformbeständigkeit können sich je nach Rezeptur, Druckrichtung und Prüfverfahren deutlich unterscheiden.
| Filament | Glasübergang Tg | Wärmeformbeständigkeit HDT | Biegefestigkeit | Biegemodul / Steifigkeit | Druckbett | Druckraum | Düse |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ABS | ca. 100–105 °C | ca. 85–100 °C | ca. 55–75 MPa | ca. 1,8–2,4 GPa | 90–110 °C | geschlossen; etwa 40–60 °C günstig | 230–270 °C |
| ASA | ca. 95–105 °C | ca. 90–103 °C | ca. 55–75 MPa | ca. 1,8–2,5 GPa | 90–110 °C | geschlossen; etwa 40–60 °C günstig | 240–280 °C |
| HIPS | ca. 90–100 °C | ca. 80–90 °C | ca. 35–50 MPa | ca. 1,7–2,2 GPa | 90–110 °C | geschlossen; etwa 35–50 °C hilfreich | 225–255 °C |
| PETG | ca. 75–85 °C | ca. 65–80 °C | ca. 60–80 MPa | ca. 1,5–2,2 GPa | 70–90 °C | offen möglich; zugluftfrei | 230–270 °C |
| CPE / HT-Copolyester | ca. 80–110 °C | ca. 75–105 °C | ca. 60–75 MPa | ca. 1,2–2,2 GPa | 70–110 °C | meist keine beheizte Kammer erforderlich | 250–280 °C |
| PC-ABS | ca. 105–115 °C | ca. 100–112 °C | ca. 65–90 MPa | ca. 1,8–2,5 GPa | 100–120 °C | geschlossen; etwa 60–80 °C vorteilhaft | 260–290 °C |
| PC / PC-Blend | ca. 110–150 °C* | ca. 100–120 °C | ca. 80–115 MPa | ca. 1,8–2,7 GPa | 100–120 °C | geschlossen; möglichst 50–80 °C | 260–300 °C |
*Die Glasübergangstemperatur von reinem Polycarbonat liegt häufig höher als die von druckoptimierten PC-Blends. Deshalb sind Herstellerangaben für das konkrete Filament besonders wichtig.
Die Drucktemperaturen werden durch die Herstellerrezeptur bestimmt. Prusa nennt beispielsweise für ABS 230 bis 255 °C, für ASA bis zu 275 °C, für PETG 215 bis 270 °C und für Polycarbonat etwa 270 bis 275 °C.
ABS: der Ausgangspunkt des Vergleichs
ABS bietet eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit, Schlagzähigkeit und Temperaturbeständigkeit. Es eignet sich für Gehäuse, Halterungen, Maschinenbauteile und Teile, die gelegentlich höheren Temperaturen ausgesetzt werden.
Seine größte Schwäche ist die starke Schrumpfung beim Abkühlen. Kühlt die Außenseite eines Bauteils schneller ab als sein Inneres, entstehen Spannungen. Die Ecken heben sich vom Druckbett ab oder das Modell bekommt sichtbare Risse. Eine Einhausung ist deshalb bei größeren ABS-Drucken praktisch unverzichtbar.
Eine aktiv beheizte Kammer ist nicht immer notwendig. Wichtig ist vor allem eine gleichmäßige Temperatur ohne Zugluft. Bei großen oder langen Bauteilen verbessert eine Kammer im Bereich von etwa 45 bis 60 °C die Schichthaftung erheblich.
ASA: der direkteste Ersatz für ABS
ASA kommt ABS bei Verarbeitung, Festigkeit und Wärmebeständigkeit am nächsten. Sein entscheidender Vorteil ist die wesentlich bessere Beständigkeit gegen Sonnenlicht und Witterung. Deshalb eignet es sich besonders für Bauteile im Außenbereich, beispielsweise Abdeckungen, Fahrzeugzubehör, Gehäuse, Schilder und Gartenkomponenten.
Auch ASA kann sich beim Drucken verziehen. Ein geschlossener Druckraum und ein heißes Druckbett bleiben daher erforderlich. Polymaker nennt für sein ASA eine Wärmeformbeständigkeit von etwa 100 °C bei einer Prüflast von 1,8 MPa. Bambu Lab gibt je nach ASA-Variante Werte um 92 bis 100 °C an. Daran erkennt man, dass selbst Filamente derselben Materialgruppe unterschiedliche Ergebnisse liefern können.
Für Bauteile im Freien ist ASA normalerweise die sinnvollste ABS-Alternative.
HIPS: leicht, gut bearbeitbar, aber weniger belastbar
HIPS bedeutet „High Impact Polystyrene“. Das Material lässt sich ähnlich wie ABS drucken, schleifen, kleben und lackieren. Es besitzt eine matte Oberfläche und ein vergleichsweise geringes Gewicht.
Mechanisch erreicht HIPS in der Regel nicht die Festigkeit moderner ABS- oder ASA-Sorten. Es eignet sich vor allem für leichte Gehäuse, Dekorationsteile, Prototypen und Modellbau. Außerdem wird HIPS als lösliches Stützmaterial für ABS verwendet, da es sich mit Limonen entfernen lässt.
Trotz seines Namens ist HIPS nicht automatisch schlagfester als jedes ABS-Filament. Entscheidend bleibt die konkrete Rezeptur des Herstellers.
PETG: einfacher zu drucken, aber nicht gleichwertig hitzefest
PETG wird häufig als unkomplizierter ABS-Ersatz bezeichnet. Das stimmt nur teilweise. PETG verzieht sich deutlich weniger, haftet sehr gut zwischen den Schichten und benötigt normalerweise keine beheizte Druckkammer. Für viele Halterungen, Behälter und Funktionsteile ist es deshalb eine praktische Wahl.
Seine Schwäche ist die geringere Wärmebeständigkeit. Polymaker weist für typische PETG-Produkte eine HDT von ungefähr 72 bis 78 °C aus. Unter dauerhafter Belastung kann sich ein PETG-Bauteil schon darunter langsam verformen.
Für Teile in einem heißen Fahrzeug, unmittelbar neben Motoren oder in einer sehr warmen Druckerkammer ist normales PETG daher nur eingeschränkt geeignet. Prusa beschreibt CPE, das ebenfalls zur Familie der Copolyester gehört, als verzugsarm und chemisch beständig, nennt für die Temperaturbeständigkeit aber ungefähr 75 °C.
Hochtemperatur-Copolyester: zwischen PETG und PC
CPE+, HT-PETG und andere Hochtemperatur-Copolyester sollen die einfache Verarbeitung von PETG mit einer höheren Wärmebeständigkeit verbinden. Je nach Produkt können sie eine Glasübergangs- oder Wärmeformbeständigkeit um 100 °C erreichen.
Diese Filamente sind häufig sehr zäh und besitzen eine gute Schichthaftung. Sie sind aber nicht unbedingt besonders steif. Ein Bauteil kann eine hohe Biegefestigkeit besitzen und sich trotzdem unter Belastung relativ weit durchbiegen. Hier muss zusätzlich der Biegemodul betrachtet werden.
Da „HT-Copolyester“ keine einheitliche Rezeptur bezeichnet, dürfen Werte verschiedener Marken nicht aufeinander übertragen werden.
PC-ABS: mehr Leistungsfähigkeit bei höherem Druckaufwand
PC-ABS verbindet ABS mit Polycarbonat. Das Ergebnis ist üblicherweise schlagzäher und wärmebeständiger als normales ABS. Polymaker nennt für sein PC-ABS beispielsweise eine HDT von 106 °C bei 1,8 MPa und 112 °C bei 0,45 MPa.
Der Druck ist allerdings anspruchsvoller. Erforderlich sind ein Hotend für ungefähr 260 bis 290 °C, ein heißes Druckbett und ein möglichst warmer Bauraum. Das Filament muss außerdem sorgfältig getrocknet werden. Feuchtigkeit kann Blasen, eine raue Oberfläche und schlechtere Schichthaftung verursachen.
PC-ABS ist sinnvoll, wenn ABS thermisch oder mechanisch nicht mehr genügt, reines Polycarbonat aber zu schwierig zu verarbeiten ist.
PC und PC-Blend: höchste Reserven, aber kein einfacher ABS-Ersatz
Polycarbonat und druckoptimierte PC-Blends bieten in dieser Gruppe die höchste mechanische und thermische Belastbarkeit. Bambu Lab weist für sein PC beispielsweise eine HDT von 117 °C bei 1,8 MPa aus. Bei anderen PC-Formulierungen können die Werte abweichen.
Für gute Ergebnisse sind eine hohe Düsentemperatur, ein heißes Druckbett, eine geeignete Bauplatte und eine Einhausung erforderlich. Große Bauteile können ohne ausreichend warme Kammer reißen oder sich stark verziehen. Faserverstärkte PC-Blends verziehen sich häufig weniger und sind steifer, benötigen aber eine verschleißfeste Düse.
Glasübergangstemperatur und Wärmebeständigkeit sind nicht dasselbe
Die Glasübergangstemperatur beschreibt den Bereich, in dem ein amorpher Kunststoff zunehmend weich und beweglich wird. Sie ist keine garantierte maximale Einsatztemperatur.
Für belastete Bauteile ist die Wärmeformbeständigkeit, kurz HDT, aussagekräftiger. Bei diesem Test wird gemessen, wann sich ein Prüfkörper unter einer festgelegten Belastung verformt. Ein HDT-Wert bei 0,45 MPa ist deshalb nicht direkt mit einem Wert bei 1,8 MPa vergleichbar. Das Prüfverfahren erklärt auch, warum Hersteller für dasselbe Filament zwei unterschiedliche Temperaturen angeben.
Welches Filament ist die beste Wahl?
- Für einen direkten Ersatz von ABS: ASA
- Für dauerhaft im Freien eingesetzte Teile: ASA
- Für einfache, verzugsarme Funktionsteile: PETG oder CPE
- Für leichte Gehäuse und Modellbau: HIPS
- Für höhere Schlag- und Wärmebelastung: PC-ABS
- Für maximale mechanische und thermische Reserven: PC oder PC-Blend
Für die endgültige Materialwahl sollte immer das technische Datenblatt des konkreten Filaments herangezogen werden. Materialname, Farbe, Zusatzstoffe, Druckrichtung und Feuchtigkeitsgehalt können das Ergebnis stärker verändern, als es eine allgemeine Vergleichstabelle erkennen lässt.