Die Historie des 3D-Druck Filaments

Die Geschichte des 3D-Druck-Filaments ist eng verknüpft mit der Entwicklung der additiven Fertigung und der modernen Kunststoffverarbeitung. Ursprünglich basieren die Herstellungsverfahren des Filaments auf traditionellen Techniken des Kunststoff-Strangpressens, die seit Jahrzehnten in der Kunststoffindustrie Anwendung finden. Mit dem Aufkommen des Fused Deposition Modeling (FDM) in den 1980er Jahren fanden diese Verfahren eine neue, innovative Verwendung. Dabei wurde erkennbar, dass ein gleichmäßig geformter Kunststoffstrang – das Filament – essenziell für die Qualität des 3D-Druckprozesses ist.

Bei FDM-Druckern wird das Filament als Ausgangsmaterial verwendet, welches typischerweise aus thermoplastischen Kunststoffen wie PLA, ABS oder PETG besteht. Der Herstellungsprozess beginnt mit der Auswahl und präzisen Mischung der Polymergranulate, teils ergänzt durch diverse Additive, die spezifische Eigenschaften wie Farbe, Flexibilität oder Festigkeit verleihen. Anschließend wird das Material getrocknet und in einem Extruder aufgeschmolzen. Durch eine Düse wird die geschmolzene Kunststoffmasse in einen kontinuierlichen, dünnen Strang gepresst. Dieser Vorgang ähnelt dem traditionellen Strangpressen, wobei die gewählte Düsengeometrie und die präzise Steuerung der Extrusion dafür sorgen, dass ein konstanter Durchmesser – üblicherweise 1,75 mm oder 2,85 mm – erreicht wird.

Ein weiterer entscheidender Schritt ist die Abkühlung des frisch extrudierten Kunststoffstrangs. Meist wird dazu ein Wasserbad eingesetzt, das das Material rasch temperiert, sodass die gewünschte Form und mechanische Stabilität erhalten bleiben. Während dieses Prozesses durchläuft das Filament mehrere Prüfstationen, in denen der Durchmesser kontinuierlich überwacht wird. Kleinste Abweichungen können dabei zu erheblichen Problemen im Druckprozess führen, weshalb höchste Präzision gefordert ist.

Über die Jahre hat sich die Vielfalt der verwendeten Materialien stetig erweitert. Neben den Standardfilamenten gibt es heute auch Verbundwerkstoffe, die mit Carbonfasern oder anderen Füllstoffen angereichert sind – ideal, um speziellen Anforderungen in der Industrie gerecht zu werden. Diese Innovationen spiegeln das wachsende Interesse und die breitgefächerte Anwendung der additiven Fertigung wider. Fortschrittliche Extrusionsanlagen, automatisierte Qualitätskontrollen und kontinuierliche Materialforschung haben dazu beigetragen, dass modernes 3D-Druck-Filament heute nicht nur für Prototypen, sondern auch für die Serienfertigung eingesetzt wird.

Zusammengefasst markiert die Entwicklung des 3D-Druck-Filaments einen beeindruckenden Werdegang: Von den Anfängen der Kunststoffverarbeitung bis hin zu hochspezialisierten Werkstoffen, die den heutigen Anforderungen der additiven Produktion gerecht werden. Diese kontinuierliche Weiterentwicklung ist ein zentraler Treiber für Innovationen in nahezu allen Industriebereichen