PETG Filament - Das Multitalent unter den 3D-Druckmaterialien
PETG Filament (Polyethylenterephthalat(PET) mit Glykol(G)) ist ein thermoplastischer Kunststoff. Die meisten Menschen kennen ihn in Form einer Getränkeflasche (PET-Flasche). In Faserform ist er aber auch in Kleidung (Jacken, Trikots,etc.) wieder zu finden.
Die meisten Folien für abgepackte Lebensmittel bestehen ebenfalls aus diesem Kunststoff.
PET wurde in den 1930-1940er Jahren in mehreren Ländern gleichzeitig entwickelt. Das Patent für Polyethylenterephthalat (PET) wurde 1941 in Großbritannien erteilt. John Rex Whinfield und James Tennant Dickson, Spezialisten des Textilunternehmens Calico Printers' Association, entwickelten ein Material, dass zur Herstellung von Kunstfasern verwendet werden konnte.
PET - Kunststoff wird aus Erdgas oder Erdöl hergestellt und kann recycelt werden.
Zur Herstellung des Werkstoffes PETG wurde der Grundstoff PET mit Glykol modifiziert. Diese Modifizierung hilft dabei, die Schmelztemperatur und die Viskosität zu senken.
Viskosität bedeutet umgangssprachlich Dickflüssigkeit eines Stoffes. Je höher dieser Wert ist, desto zähflüssiger ist er. Das heißt, ein hochviskoser Stoff ist praktisch nicht flüssig.
Aufgrund der niedrigen Viskosität bei PETG können bei diesem Stoff problemlos hohe Druckgeschwindigkeiten angewendet werden.
Durch die Modifizierung von PET mit Glykol wird der Druckprozess um ein Vielfaches vereinfacht und die Qualität des Drucks verbessert.
3D-Druck mit PETG Filament
PETG Filament besitzt eine hohe Schlagzähigkeit, wodurch sich glatte Oberflächen sehr gut drucken lassen. Mit den richtigen Druckeinstellungen können nahezu transparente Oberflächen entstehen.
Weiterhin ist dieses Material gegenüber PLA und ABS wasser- und witterungsbeständig. Deshalb wird dieser Kunststoff gern für technische Anwendungen genutzt, auch weil das Material durch seine Flexibilität nicht so schnell bricht.
Der größte Nachteil von PETG ist die Unbeständigkeit gegenüber UV-Strahlung. UV-Strahlen schwächen diesen Kunststoff enorm.
Die Einsatzgrenzen liegen etwa zwischen –20°C und +120°C Dauertemperatur.
PETG Filament ist beständig gegenüber verdünnten Säuren, Ölen, Fetten und Alkoholen.
Besonders für den 3D-Druck geeignet ist dieser Kunststoff aufgrund des praktisch nicht vorhandenen Warping-Risikos. PETG hat nur eine ausgesprochen geringe thermische Ausdehnung und eignet sich deshalb auch für große 3D-Drucke.
Viele Nutzer sind vom PETG Filament begeistert. Es vereint die Vorteile von ABS (hohe Belastbarkeit, Temperaturbeständigkeit, gute Druckqualität) und PLA (geringer Verzug, Geruchslosigkeit) in einem Material.
Optimale Schichthaftung und hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 85°C runden diese großartigen Materialeigenschaften ab.
Obwohl das PETG Filament in der Regel als lebensmittelecht eingestuft und auch in der Lebensmittelindustrie verwendet wird, würde ich persönlich abraten, 3D-gedruckte Teile mit Lebensmitteln in Kontakt zu bringen.
Der Hauptgrund liegt hier am technologiebedingten Treppenstufeneffekt.
In diesen Rillen können sich Bakterien festsetzen und sich mit der Zeit weiter vermehren.
Um die Lebensmittelechtheit zu garantieren, sollte der 3D-Druck auf alle Fälle mit einer Edelstahldüse durchgeführt werden. Zusätzlich bedarf es einer speziellen Oberflächenbeschichtung.
Die Kosten für PETG Filament liegen im Durchschnitt bei 20-40€ pro KG.
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Mögliche Anwendungen von PETG Filament
Die gute Druckbarkeit und die glatte Oberfläche sind die hervorstechenden Aspekte von PETG. Aufgrund seiner großartigen mechanischen Eigenschaften lassen sich mit diesem vielseitigen Material die verschiedensten Dinge drucken.
z.B.: Anwendungen die mit Flüssigkeiten in Kontakt kommen, Bauteile für technische Anwendungen, Schnappverschlüsse, lange technische Bauteile, Vasen, Drohnengehäuse, Schutzgehäuse für Elektronikkomponenten, Halterungen
Vor-und Nachteile von PETG Filament
Vorteile:
Nachteile:
Vorüberlegung beim 3D-Druck mit PETG Filament
3D-Drucker Voraussetzungen:
1. Beheiztes Druckbett (empfohlen)
Grundsätzlich wird beim 3D-Druck mit PETG Filament kein beheizbares Druckbett benötigt. Abhängig ist jedoch von dem jeweils verwendeten Druckbett. Gerade bei großen Bauteilen ist ein beheizbares Druckbett immer von Vorteil, weil dadurch die Druckbetthaftung entscheidend verbessert wird.
2. Geschlossener Druckraum (optional)
Ein geschlossener Druckraum ist kein Muss, kann jedoch mögliche Druckfehler (gespaltene Schichten) vermeiden bzw. auf ein Minimum reduzieren. Mit Hilfe des geschlossenen Druckraumes kann eine erhöhte Umgebungstemperatur aufrechterhalten werden, wodurch der komplette Druck gleichmäßiger abkühlt. Achte dabei aber darauf, dass die Druckraumtemperatur nicht zu hoch ist.
Welches Support-Material eignet sich für PETG Filament?
Als Support-Material gut geeignet ist HIPS Filament oder PVA Filament.
Lagerung:
PETG Filament nimmt Wasser auf, was zu verschiedenen Druckfehlern führen kann. Es ist deshalb ratsam, das Material trocken und gschützt vor UV-Strahlung zu lagern.
Luftdichte ZIP-Beutel mit dem Trocknungsmittel Silica eignen sich gut dafür.
Trocknung:
Sollte das Filament doch Feuchtigkeit aufgenommen haben, kannst du es mit Hilfe eines Dörrgeräts wieder trocken oder einfach in den Backofen legen. Es gibt auch professionelle Trocknungsboxen.
Temperatur und Trocknungszeit für PETG Filament liegen bei ca. 50-80°C und ca. 4 Stunden Umluft.
Bitte teste vorher mit einen kleinen Filamentstück aus, wie sich das Material verhält, bevor du die komplette Rolle in den Ofen steckst.
Sicherheit:
Der Druck von PETG verläuft geruchslos. Schädliche Auswirkungen auf deine Gesundheit sind nicht bekannt. Trotzdem ist ein geeigneter Raum mit regelmäßiger Frischluftzufuhr beim 3D-Druck immer zu empfehlen.
Welche Slicing-Einstellungen verwende ich für PETG Filament?
Bitte beachte, dass die hier gemachten Angaben nur Empfehlungen sind. Je nach Zusammensetzung des Filaments können einige Werte auch etwas abweichen. Am Anfang solltest du immer mit den Herstellerwerten arbeiten.
Drucktemperatur (220°C - 255°C)
Der Druck mit PETG Filament erfordert hohe Drucktemperaturen von 220-255°C benötigt. Je höher die Drucktemperatur, desto besser ist auch die Schichthaftung, was notwendig und ideal für technische Bauteile ist.
Niedrige Drucktemperaturen lassen den Kunststoff schneller abkühlen und aushärten, was positiv auf die Qualität von Überhängen und Brücken auswirkt.
Dabei ist zu bedenken, je größer die Temperaturunterschiede zwischen Druckdüse und Druckbett, umso schneller kann „Warping“ entstehen.
Wenn die Schichten etwas verlaufen und sich Fäden am Bauteil bilden, erkennst du, dass die Temperatur zu hoch eingestellt ist.
Sollten die Schichten jedoch fleckig und etwas rau sein, ist das ein Zeichen für eine zu geringe Drucktemperatur.
Es wird keine spezielle Druckdüse benötigt.
Druckbett und Druckbetttemperatur (20°C - 95°C)
Ein beheizbares Druckbett ist nicht zwingend notwendig.
In der Regel haftet PETG sehr gut auf dem normalen Druckbett, manchmal sogar zu gut.
Es kommt vor, dass sich durch die gute Druckbetthaftung auch ein Teil des Druckbetts löst. Um dies zu umgehen, kannst du eine Art Schutzschicht mit Kleber, Kapton-Band oder Haarspray erzeugen.
Auch der Abstand zwischen Düse und Druckbett sollte beim Drucken mit PETG etwas größer ausfallen als normal. Hier werden 0,2-0,3mm (2-3 x Nivellierungspapier übereinander) empfohlen.
Je größer das Bauteil umso größere Kräfte wirken zwischen den Schichten. Wenn es doch zum ungeliebten Warping kommen sollte, kannst du den Abstand zwischen Düse und Druckbett wieder etwas reduzieren.
Um die Haftung für PETG Filament zu erhöhen, eignen sich auch Pertinax-, PEI-, CFK- und BuildTak-Druckplatten.
Druckgeschwindigkeit (60mm/s - 100mm/s)
Aufgrund der niedrigen Viskosität kannst du PETG Filamente mit hohen Druckgeschwindigkeiten von 60-100mm/s drucken.
Je höher die Druckgeschwindigkeit ist, desto höhere Drucktemperaturen werden benötigt, um das Material rechtzeitig zum Schmelzen zu bringen.
Langsames Drucken ist optimal für die Schichthaftung und die Bauteilqualität. Wurde die Druckgeschwindigkeit jedoch zu gering gewählt, können Fäden oder Kleckse an den Außenflächen entstehen.
Druckgeschwindigkeit erste Schicht (15mm/s - 30mm/s)
Um die Haftung zwischen der ersten Schicht und dem Druckbett zu verbessern, sollte eine geringe Druckgeschwindigkeit für die erste Schicht gewählt werden.
Mit 15mm/s bis 30mm/s habe ich gute Erfahrungen gesammelt.
Gerade bei scharfen Ecken kann man dem „Warping“ damit gut entgegenwirken.
Kühlung (0% - 60%)
PETG Filament benötigt keine oder nur eine geringe Kühlung. Gerade bei Modellen, bei denen auf Details geachtet werden muss, solltest du den Lüfter anschalten, um mögliche Fäden oder Kleckse an den Außenflächen zu verhindern.
Auch bei Brücken und Überhängen ist eine geringe Lüftergeschwindigkeit zu empfehlen. Das hat enorme Auswirkung auf die Druckqualität.
Robuste und stark mechanisch beanspruchte Bauteile druckst du besser ohne Lüfter. So verbesserst du die Schichthaftung entscheidend.
Wenn Risse zwischen den Schichten entstanden sind, dann reduziere ebenfalls die Geschwindigkeit des Lüfters.
Füllung
Beim Thema Füllung gibt es keine speziellen Einstellungen für den Druck mit PETG Filament.
Hier gelten die grundlegenden Hinweise.
Je höher die Fülldichte desto größer ist die Gefahr des Warpings.
Eine sehr gute Möglichkeit, die Stabilität deiner Bauteile trotz geringer Fülldichte zu verbessern, ist die Vergrößerung der Wandstärke.
Schichthöhe
Je größer die Schichthöhe desto höher muss die Drucktemperatur sein, da mehr Material aufgeschmolzen werden muss. Wenn die Drucktemperatur und die Druckgeschwindigkeit entsprechend angepasst werden, kann man Schichthöhen von bis zu 80% des Düsendurchmessers drucken.
Bei einer 0,4mm Düse wäre das eine Schichthöhe von 0,32mm. Dabei müssen jedoch alle Einstellungen gut aufeinander abgestimmt sein.
Ich persönlich überschreite eine Schichthöhe von 0,2mm nur sehr selten.
Schichthöhe erste Schicht
In der Regel sollte die erste Schicht 150% der normalen Schichthöhe betragen. Das erhöht die Gesamtkontaktfläche und verbessert die Haftung auf dem Druckbett.
Druckbetthaftung
In der Regel ist die Druckbetthaftung bei PETG Filament sehr gut. Sollten dennoch Probleme auftreten, überprüfe zuerst den Abstand zwischen Druckbett und Druckdüse.
Um die Druckbetthaftung zusätzlich zu verbessern, kann du in den Slicern die nützlichen Funktionen Raft und Brim verwenden.
Raft: Bei Raft wird eine horizontale Struktur unter das ganze Bauteil gedruckt. Diese große Oberfläche haftet sehr gut auf dem Druckbett, hinterlässt jedoch Spuren auf der Unterseite.
Brim: Bei der Brim-Funktion werden in der ersten Schicht mehrere Bahnen um dein Bauteil gedruckt, wodurch die Auflagefläche vergrößert wird. Diese müssen nach dem Druck entfernt werden.
Flussfaktor
Beim Druck mit PETG Filament muss der Flussfaktor kaum verändert werden. Je nachdem, wie dein 3D-Drucker eingestellt ist und dein Druckergebnis am Ende aussieht, kannst du mit den Werten experimentieren.
Retraction
Die Retraktionseinstellungen für PETG unterscheiden sich wesentlich gegenüber anderen Filamenten.
Bei PETG -Drucken wird mit sehr hohen Temperaturen gearbeitet, die es erschweren, das Material rechtzeitig und kontrolliert zu stoppen.
Gezielte Rückzugseinstellungen helfen, Fadenbildung, Düsenverstopfungen und Kleckse zu vermeiden.
Beim Drucken mit PETG ist die Rückzugsgeschwindigkeit wichtiger als der Rückzugsweg.
Der Rückzugsweg und die Rückzugsgeschwindigkeit kann von Extruderart zu Extruderart variieren.
Ein Bowden-Extruder benötigt in der Regel einen größeren Rückzugsweg da hier der Weg zwischen der Druckdüse und dem Materialförderrad größer ist.
Die Einzugslänge für Direct Extruder liegt so zwischen 3-4mm. Bei den Bowden Extrudern sind wir bei 6-7mm.
Die Rückzugsgeschwindigkeiten sollten sich zwischen 20mm/s bis 30mm/s einpendeln.
Eine nützliche Funktion zur Vermeidung von Fäden und Klecksen ist das „Coasting“.
Mit Hilfe dieser Option wird der Druck in der Düse gemindert und ein mögliches Auslaufen vom Material aus der Düse auf ein Minimum reduziert.
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Häufige Druckfehler beim 3D-Druck mit PETG Filament
Was tun bei Tropfen an den AUßenflächen?
Tropfen an der Außenhülle werden oftmals durch eine überhöhte Extrusionsmenge verursacht.
Während des Drucks kann es passieren, dass der 3D-Drucker den Materialfluss stoppt, zu einer anderen Position fährt und anschließend den Materialfluss wieder fortsetzt.
Der Fehler tritt dann genau an dieser Stelle auf. Dieses eher optische Problem kannst du mit einfachen Einstellungsänderungen beseitigen.
Zur Fehlerbehebung gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- Drucktemperatur reduzieren
- Flussrate verringern
- Filamentdurchmesser prüfen
- Linienbreite reduzieren
- Rückzugsweg erweitern
- Rückzugsgeschwindigkeit erhöhen
- Coasting einschalten
- Druckgeschwindigkeit reduzieren
- Startpunkt manuell verändern
- Filament trocknen
Was tun bei Stringing(Fäden)?
Dieser Fehler tritt auf, wenn der Druck in der Düse zu groß ist und das aufgeschmolzene Material unter dem Einfluss der Schwerkraft aus der Düse läuft.
Zur Fehlerbehebung gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- Rückzugs-Einstellungen verändern
- Drucktemperatur reduzieren
- Flussrate reduzieren
- Linienbreite verringern
- Lüftergeschwindigkeit erhöhen
- Düse reinigen
Weitere Druckfehler schnell und effektiv beheben?
Nachbearbeitung von drucken aus PETG Filament
Bauteile aus PETG Filament lassen sich sehr gut nachbearbeiten. Die hohe Härte und die Schlagfestigkeit des Materials ermöglichen es, die gedruckten Werkstücke zu sägen, fräsen, schleifen, polieren, kleben, lackieren und zu bemalen.
Empfehlenswert ist es, das Bauteil nass oder trocken zu schleifen und anschließend mit Klarlack zu überziehen. Das erzeugt eine schöne glänzende Oberfläche.
Wichtige Fragen zum PETG Filament
Was ist besser - PLA oder PETG?
Diese Frage ist je nach Anwendungsfall zu beantworten.
Bauteile mit guten mechanischen Eigenschaften sowie einer gewissen Chemikalienbeständigkeit sollten aus PETG Filament entstehen.
PLA Filament ist dafür weniger anfällig für Kratzer und hat eine gute Oberflächenqualität. Es eignet sich daher sehr gut für Dekoartikel und Bauteile, die keinen großen Belastungen ausgesetzt sind.
Ist PETG Filament lebensmittelecht?
Ja - PETG ist überwiegend lebensmittelecht und wird als unbedenklich eingestuft.
Ähnlich wie beim PLA Filament sind 3D-gedruckte Bauteile aus PETG dahingegen nicht mehr lebensmittelecht. Der schichtweise Aufbau beim 3D-Druck lässt kleine Unebenheiten und Löcher entstehen, in denen sich Bakterien ansammeln können. Um 3D-gedruckte lebensmittelechte PETG Bauteile zu erhalten, müssen diese beschichtet oder chemisch geglättet werden.
Ist PETG-Filament UV-beständig?
Nein/nur bedingt - PETG ist gegenüber UV-Strahlung nicht dauerhaft beständig. Bei langer UV-Einstrahlung treten Farbveränderungen auf. Auch die mechanischen Eigenschaften werden dadurch beeinträchtigt.
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