Filamente für 3D-Drucker: PLA vs. ABS

Filamente für 3D-Drucker: PLA vs. ABS
Wer sich im 3D-Druck für das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) entscheidet, hat meist die Wahl zwischen zwei Filamenten: ABS oder PLA. Hier erfahren Sie mehr zu den Unterschieden und Anwendungsgebieten. Einen Überblick über weitere Filamente für den 3D-Druck gibt der Artikel: “Filamente für Einsteiger: Welches Material sollte ich für den 3D-Druck nutzen?”
 
Viele 3D-Drucker können sowohl PLA als auch ABS verarbeiten: Beides sind sogenannte thermoplastische Kunststoffe, die sich unter Wärmezufuhr verformen. Auf Spulen aufgerollt, lassen sich die Kunststoff-Filamente einfach handhaben und in Ihren 3D-Drucker einlegen. 

ABS und PLA in aller Kürze

ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrol) ist sehr belastbar und hart, daher wird der ölbasierte Kunststoff gerne für Gebrauchsgegenstände eingesetzt, etwa elektrische Geräte, Motorradhelme oder Spielzeug (berühmtestes Beispiel: Lego). Auch in der Automobilindustrie wird ABS häufig verwendet.
PLA (Polylactid) begegnet einem als Verbraucher vor allem in Verpackungsmaterial und Plastikwasserflaschen. Der Kunststoff wird aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr oder Maisstärke hergestellt. Großer Vorteil: Als Biopolymer ist PLA biologisch abbaubar und gilt als umweltfreundlicher als ABS.
 
Thermische Eigenschaften von ABS und PLA im Vergleich
 

PLA vs. ABS: Mechanische und physikalische Eigenschaften 

3D-Objekte aus PLA und ABS lassen sich beide gut durch Feilen, Schleifen oder Schneiden nachbearbeiten. Außerdem lassen sich Einzelteile verkleben, sodass auch größere 3D-Modelle erstellt werden können. Für ein glänzendes Finish kann man ABS-Oberflächen mit Acetondampf glätten und sogar miteinander verschweißen; bei PLA ist dies nicht möglich.
PLA hat zwar eine höhere Oberflächenhärte, ist aber auch spröder als ABS, sodass es brechen kann, wenn es gebogen wird. 3D-Objekte aus ABS hingegen sind flexibel und verbiegen sich eher als zu brechen. Sie sind stärker und schlagfester als Gegenstände aus PLA und zeigen bei empfohlener Drucktemperatur eine bessere Schicht-Bindung.
 

PLA vs. ABS: Einsatzbereiche

PLA eignet sich optimal für Haushaltsartikel, Gadgets und Spielzeug. Das Polymer ist biokompatibel und biologisch abbaubar, das heißt es hat keinen negativen Einfluss auf Lebewesen in seiner Umgebung. Aus PLA lassen sich 3D-Objekte erstellen, die auf der Haut getragen werden oder sogar Essgeschirr (sofern der verwendete Farbstoff ebenfalls lebensmittelecht ist). 
 
Dafür eignet sich PLA nicht:
PLA hat mit 60 Grad Celsius einen relativ niedrigen Glaspunkt und schmilzt bei großer Hitze, zum Beispiel, wenn es für längere Zeit der Sonne ausgesetzt ist oder mit heißen Flüssigkeiten befüllt wird. Auch Flexibilität sollte nicht die Hauptanforderung sein, da PLA brüchiger als ABS ist.
 
ABS ist robuster als PLA, wetterfest und eignet sich auf für den Einsatz in heißen Umgebungen. Diese Eigenschaften qualifizieren ABS als geeignetes Material für Teile, die mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, wie Stiftgelenke oder Verriegelungen. 
 
Dafür eignet sich ABS nicht:
ABS ist nicht lebensmittelecht: Kommt es in Kontakt mit heißen Getränken oder Essen, kann es Chemikalien und Giftstoffe absondern, die so in die Nahrung gelangen. Um die Oberfläche von ABS lebensmittelecht zu machen, muss sie versiegelt werden. 
 

PLA vs. ABS: Druckeigenschaften

Anfänger im 3D-Druck erzielen in der Regel mit PLA bessere Ergebnisse als mit ABS. 
ABS ist für typische Probleme im 3D-Druck anfälliger, zum Beispiel für Warping (Verziehen). Dabei kühlen die unteren Schichten eines 3D-Objekts zu schnell ab, sodass sie zu schrumpfen beginnen und sich an den Kanten nach oben biegen. Verwerfungen in den Schichten können dazu führen, dass ein 3D-Objekt unter Spannung steht und reißt. 
Dafür zieht ABS normalerweise keine Fäden und auch Retractions (Rückzug) sind kein Problem. Mit etwas Erfahrung und Experimentierwille lassen sich die optimalen Einstellungen finden, sodass mit ABS sehr schöne Ergebnisse gelingen. 
 
Praktische Tipps für den 3D-Druck mit ABS: 
Mit einem beheizten Druckbett lassen sich Probleme wie Warping und Verwerfungen meist einschränken oder verhindern. Noch bessere Ergebnisse erzielen Sie in einem geschlossenen Gehäuse. Kapton-Band oder Haarspray verbessern die Haftung auf dem Druckbett und sorgen so für eine höhere Druckqualität.
 
PLA lässt sich grundsätzlich einfacher handhaben als ABS: Das Druckbett muss während des Druckprozesses nicht beheizt werden und fertige 3D-Druckobjekte aus PLA schrumpfen kaum – Spannungen oder Risse sind also kein Problem. Allerdings ist PLA klebriger als ABS und dehnt sich stärker aus, wenn es erhitzt wird. Ein gängiges Problem beim Druck mit PLA ist eine verstopfte Druckerdüse, da es mit niedrigeren Temperaturen gedruckt wird als ABS. Wer sich genau an die Herstellervorgaben hält, kann dies meist vermeiden. 
 
Praktische Tipps für den 3D-Druck mit PLA:
Auch beim 3D-Druck mit PLA können ein beheiztes Druckbett sowie ein geschlossener Druckraum die Druckqualität verbessern. 
 

PLA vs. ABS: Geruchsentwicklung und Dämpfe

Viele empfinden den süßlichen Geruch von PLA während des 3D-Druckprozess als angenehm und fühlen sich an Popcorn oder Waffeln erinnert. Mit PLA lässt sich auch in geschlossenen Räumen gefahrlos drucken. ABS hingegen entwickelt während des Druckprozess einen plastikartigen Geruch und kann Übelkeit und Kopfschmerz erzeugen. Ausreichend Belüftung ist daher erforderlich.
 

Fazit

Ob PLA oder ABS, lässt sich pauschal nicht sagen: Beide Filamente sind in allen Farben des Regenbogens und sogar transparent erhältlich und kosten etwa gleich viel. Nur spezielle PLA-Filamente mit Holz, Bambus oder Metall schlagen etwas deutlicher zu Buche. Wer sich nicht entscheiden kann, sollte das Pferd am besten von hinten aufzäumen: Wofür benötigen Sie Ihr 3D-Objekt? Wird es starken Belastungen standhalten müssen? Kommt es mit Lebensmitteln in Kontakt? Kennen Sie die Antwort auf diese Fragen, fällt die Entscheidung zwischen PLA und ABS meist leicht. 
 
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Glossar:

*Der Schmelzvolumenindex 
gibt an, wie gut der geschmolzene Kunststoff fließt. Dabei wird gemessen, wie viel Material innerhalb von zehn Minuten durch einen definierten Durchmesser/ Länge fließt.
Die Glasübergangstemperatur gibt an, bei welcher Temperatur sich festes Material in eine gummiartige, zähflüssige Schmelze umwandelt. 
Die Erweichungstemperatur gibt die Wärmewiderstandsgrenze an: Bei Temperaturen oberhalb dieses Werts verzerrt sich ein Objekt. Um das zu vermeiden, sollte die Temperatur des Druckbetts unterhalb der Erweichungstemperatur liegen.
Die Schmelztemperatur gibt an, wann das Material zu schmelzen beginnt. Die 3D-Drucktemperatur liegt oberhalb des Schmelzpunkts, das Filament sollte flüssig sein, wenn es durch die Düse gepresst wird.

Für die inhaltliche Basis dieses Blogbeitrags danken wir All3DP: The text of "PLA vs ABS: Filaments Explained & Compared" by All3DP is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.