Filament Schrumpfung und Schwindung im 3D-Druck: Ursachen, Unterschiede und Bedeutung
Wer Bauteile mit möglichst hoher Passgenauigkeit drucken möchte, sollte sich unbedingt darüber informieren, in welchem Maß das verwendete Filament nach dem Abkühlen schrumpft (schwindet). Leider machen die meisten Hersteller hierzu keine konkreten Angaben. Stattdessen muss sich der interessierte 3D-Drucker häufig mit vagen Aussagen wie „TPU schrumpft weniger als ABS (8 %), aber stärker als PLA (2 %)“ zufriedengeben. Für uns ist eine solche Antwort jedoch nicht ausreichend. PLA ist zwar ein hervorragendes Allround-Filament, doch bei funktionalen Bauteilen wäre oft ein robusteres Material – etwa ABS, aus dem auch LEGO-Steine hergestellt werden – die bessere Wahl.
Definitionsfrage: Reden wir von Schrumpfung oder Schwindung?
Schrumpft ein Filament nach dem Abkühlen, oder schwindet es?
Schrumpfung
Die Wikipedia sagt zur Schrumpfung: „Unter Schrumpfung versteht man bei Kunststoffen und Metallen, die Bewegung orientierter Makromoleküle in einen energetisch günstigeren Zustand bei konstantem Volumen. Abmessungen und Gestalt können sich dabei ändern.
Schwindung
Schwindung ist die Volumenverringerung eines Werkstückes, ohne dass Material entfernt oder Druck ausgeübt wird. Schwindung erfolgt durch Trocknung oder Abkühlung. Schwindung durch Trocknung ist oft umkehrbar, betreffendes Material kann auch quellen. Eine Kenngröße für die Schwindung ist das Schwindmaß.
Bei teilkristallinen Kunststoffen (z.B. PP, PE) entsteht die Schwindung durch zunehmende Kristallisation, die lokal die Dichte erhöht; das Fehlen des Volumens bei gleicher Gestalt wird dann als Schwindung bezeichnet. Amorphe Kunststoffe wie z. B. Polycarbonat haben eine niedrigere Schwindung von 0,6–0,8 %.
Wir reden vom Zusammenziehen eines 3D-Druckes
Ob nun Schwindung oder Schrumpfung – 3D Filamente verhalten sich beim Abkühlen unterschiedlich. Zum Problem wird dies bei funktionellen Drucken, die am Ende „irgendwie“ zusammenpassen, arbeiten müssen.
Schrumpffaktor Materialschrumpfung