Filament selbst herstellen zu Hause
Eigenes Filament herstellen? Es ist grundsätzlich möglich, Filament selbst herzustellen. Allerdings bleibt die Frage, ob die Qualität des aufgeschmolzenen Materials sowie der Durchmesser des Filaments deinen Anforderungen gerecht werden. Dieser Beitrag bietet keine umfassende Anleitung zum Extrudieren, Ziehen und Aufwickeln von 3D-Filament für einen FDM-Drucker. Die Umsetzung hängt stark von deinem Budget und dem Ernsthaftigkeitsgrad ab, mit dem du das Projekt „3D-Filament selbst produzieren“ angehen möchtest. Lass uns jedoch mit den Grundlagen beginnen. **Anmerkung:** Dieser Beitrag bietet keine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Filamentherstellung in der eigenen Garage. Für jede Filamentsorte sind unterschiedliche Parameter zu berücksichtigen.
Für wem lohnt sich die Herstellung von 3D-Druck Filament?
Finanzielle Aspekte spielen bei einem derartigen Projekt zweifellos keine ausschlaggebende Rolle. Weder steht die erforderliche Technik kostenlos zur Verfügung, noch kann die zu erwartende Qualität als erstklassig bezeichnet werden. Vielmehr erinnert das Vorhaben an ein „Basler Projekt“ oder eine Machbarkeitsstudie. Besonders spannend finde ich die Experimente mit unterschiedlichen Additiven. So stellt sich etwa die Frage, wie sich die Zugabe von Magnesiumpulver auf die Eigenschaften der Filamente auswirken würde. Dennoch entscheide ich mich dafür, fertiges Granulat zu verwenden, um mir die aufwändige Aufbereitung von Limonadenflaschen zu ersparen.
Woraus besteht 3D Druck Filament für FDM-Drucker?
Das lässt sich leicht erklären – dafür musst du kein „Doktor“ sein. 3D-Drucker-Filamente sind im Grunde endlose, auf Spulen aufgewickelte Kunststoffstränge, vergleichbar mit sehr langen Spaghetti. Sie bestehen aus thermoplastischen Kunststoffen, die sich bei bestimmten Temperaturen verflüssigen und dadurch formbar machen lassen.
Geräte, um Filament selbst herstellen zu können
Filament selbst herstellen kann grundsätzlich jeder mit relativ wenig Aufwand. Doch und eine praxistaugliche Filament Güte / Qualität zu erreichen, muss einiges beachtet werden.
1. Granulator / Plastik Schredder
Wenn Du selbst Filament aus Plasteflaschen oder Filamentresten herstellen willst, benötigst Du zuerst einen leistungsstarken Schredder. Je feiner er das Material zerkleinern kann, desto besser für ein sauberes, homogenes Filament. Erbsengroße Stücke machen sich nicht gut beim Schmelzvorgang.
Oft findet man nicht das Richtige, weil Geräte oft andere Bezeichnungen haben. So auch bei Geräte zum zerkleinern von festen Materialien
- Schredder
- Granulator
- Crusher
- Desintegrator
- Pulverizer….
2. Trockenvorrichtung – Backofen oder Dörrautomat
Wer bereits Erfahrung im FDM-3D-Druck gesammelt hat, weiß, dass ungeschützte Filamente im Laufe der Zeit eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit aufnehmen können. Diese Feuchtigkeit wirkt sich negativ auf die Druckqualität aus, weshalb das gründliche Trocknen der Filamente entscheidend ist, um präzise und saubere Druckergebnisse zu erzielen. Manche Filamente sind so stark hygroskopisch, dass sie vor jedem Druckvorgang getrocknet werden müssen. Ganz gleich, ob du Filament aus recycelten Plastikflaschen herstellst oder fertiges Granulat verwendest – das Material sollte immer vorab sorgfältig getrocknet werden, um eingedrungene Feuchtigkeit vollständig zu entfernen. Wird das Plastik erst im Extruder erhitzt und geschmolzen, kann die verbliebene Feuchtigkeit nicht mehr zuverlässig entweichen, was zu ungleichmäßigen oder fehlerhaften Druckergebnissen führt. Eine praktikable und gleichzeitig kostengünstige Möglichkeit zur Trocknung bietet ein Dörrautomat. Zwar kann auch ein herkömmlicher Backofen als günstige Alternative dienen, jedoch ist er aufgrund seiner meist unpräzisen Temperaturregelung weniger empfehlenswert.
3. Extruder
Ein Extruder ist ein Gerät, das thermoplastische Kunststoffe erwärmt und durch eine Düse presst. Es gibt verschiedene Arten von Extrudern, sowohl selbstgebaute als auch kommerzielle.
Achtung: Gemeint ist nicht der kleine Extruder im 3D-Drucker! Auch wenn das Prinzip eines Extruders überall gleich ist, benötigst Du für die eigene Filament Herstellung einen leistungsstarken Extruder.
4. Eine Kühlstrecke
Nachdem die geschredderte und verflüssige Cola-Flasche aus dem Extruder gepresst wird, muss sie erkalten, um aufgewickelt zu werden. Sie darf aber auch nicht „unterkühlt“ werden, da sonst der Durchmesser nicht auf das nötige Maß gepresst und das Filament aufgewickelt werden kann.
Achtung: Halte dich an die Glasübergangstemperatur deines recycelten Thermokunststoff. Das ist die Temperatur, bei der ein Kunststoff von hart zu weich oder umgekehrt übergeht. Sie ist bei jeden Kunststoff unterschiedlich.
5. Filament-Wickler
Ein Filament-Wickler ist ein Gerät, welches das verflüssige und danach erkaltete Filament auf eine Spule wickelt. Hierbei sollte die Wickelgeschwindigkeit an die Extrusionsgeschwindigkeit des Extruder angepasst werden. Ist der Filamentwickler zu schnell, reist dein Plastik-Spaghetti. Wenn er zu langsam ist, bildet sich ein Knäuel – auch nicht gut.
Filament selbst herstellen aus Granulat
Die einfachste Möglichkeit, 3D Filament selbst herzustellen, ist die Verwendung von Granulat. Granulat ist ein feinkörniger Kunststoff, der in verschiedenen Farben und Stärken erhältlich ist. Um Filament aus Granulat herzustellen, sind die folgende Schritte notwendig.
- Filament-Extruder auf die für den verwendeten Kunststoff empfohlene Temperatur erhitzen.
- Extruder mit dem gewünschten Granulat befüllen.
- Extruder einschalten Granulat durch die Düse pressen lassen.
- Filament auf Glasübergangstemperatur abkühlen.
- Filament mit einem Filament-Wickler auf eine Spule wickeln.
Wer nur mit eigenen Filamant Sorten experimentieren möchte, greift zur Filmant Herstellung über fertiges Granulat. Einfach den gewünschten Zusatzstoff gut einrühren, gut vermischen und fertig ist der Salat.
Wichtig: Die Ausgangsmaterialien (Plaste) sind mehr oder weniger hygroskopisch, saugen teilweise sehr viel Luftfeuchtigkeit aus. Das Granulat muss vorher (Backofen oder Dörrautomat) getrocknet werden.
Filament selbst herstellen aus recycelten Materialien
Um Filament aus recycelten Materialien herzustellen, können folgende Materialien verwendet werden:
Plastikflaschen
PET-Flaschen können zu Filament für den 3D-Druck recycelt werden.
3D-Druck-Abfälle
Auch gescheiterte 3D-Drucke können zu Filament recycelt werden.
Andere Kunststoffabfälle?
Andere Kunststoffabfälle (wie z. B. Lebensmittelverpackungen) bestehen eventuell aus zu vielen unterschiedlichen Materialien und sind obendrein mit Etiketten beklebt, die nicht so einfach wie bei einer Getränkeflasche abzulösen sind.
Auch hier muss das zerkleinerte Material getrocknet werden, bevor es in den Extruder verbracht wird.
Die Zukunft der eigenen Filament Herstellung?
Bereits stehen neue Technologien in den Startlöchern, die das Thema „Filamente selbst herstellen“ obsolet machen könnten. Schritt für Schritt setzt sich das FGF-3D-Druckverfahren durch, bei dem anstelle von vorproduzierten Filamenten mit Granulat gearbeitet wird. Diese Methode ist kostengünstiger, präziser und schneller. Zudem lässt sich farbiges Granulat, ähnlich wie Farben, miteinander mischen.
Die Firma PIOCREAT bietet bereits einen kompletten Desktop FGF 3D-Drucker mit Granulat-Extruder an. Der PioCreat G5 Pro Granule 3D Printer kostet allerdings stolze 3.800 Euro (Oktober 2023).