Carbon-Filament und PETG-CF: Eigenschaften und Anforderungen

Was Carbonfasern im Filament bewirken

Bei Carbon-Filament sind sehr kurze, geschnittene Carbonfasern in einen Basiskunststoff eingemischt. Als Basis dienen häufig PLA, PETG, Nylon oder ABS. Die Fasern erhöhen die Steifigkeit, verringern oft den Verzug und machen die Oberfläche matt. Dadurch lassen sich Kanten und Maße meist gut einhalten.

Wichtig ist: Es handelt sich nicht um durchgehende Carbonfaser-Bauteile, wie sie aus dem Flugzeugbau bekannt sind. Die Fasern sind kurz und im Kunststoff verteilt. Die Festigkeit steigt dadurch nicht einfach um ein Vielfaches, vor allem die Steifigkeit wird besser. Die Schichthaftung bleibt bei gedruckten Teilen die schwächste Stelle.

Die genauen Werte unterscheiden sich je nach Hersteller und Anteil der Fasern deutlich. Maßgeblich ist das Datenblatt der jeweiligen Spule.

Gehärtete Düse: warum Messing nicht reicht

Carbonfasern wirken wie feines Schleifmittel. Eine normale Messingdüse weitet sich bei diesem Material mit der Zeit auf. Der Düsendurchmesser wird größer, Linien werden breiter und die Maßhaltigkeit leidet. Für Carbon-Filament sind deshalb gehärteter Stahl oder andere verschleißfeste Düsen die übliche Wahl.

Gehärtete Düsen leiten Wärme etwas schlechter als Messing. Viele Hersteller empfehlen daher eine leicht höhere Temperatur als bei reinem Material. Prüfen Sie die Angabe auf der Spule. Einen Überblick über Düsenmaterialien und Durchmesser gibt der Beitrag Düsen für 3D-Drucker.

Prüfen Sie außerdem, ob Ihr Hotend und Extruder verschleißfeste Teile haben. Bei manchen Druckern ist neben der Düse auch der Wärmeleiter betroffen. Das steht in der Anleitung des Herstellers.

Hinweis:Auch gehärtete Düsen verschleißen langsamer, aber nicht gar nicht. Kontrollieren Sie den Durchmesser gelegentlich und tauschen Sie die Düse, wenn Linien ungleichmäßig werden.

Was PETG-CF anders macht

PETG-CF kombiniert die Zähigkeit von PETG mit der Steifigkeit der Fasern. Es nimmt weniger Feuchtigkeit auf als Nylon und lässt sich bei vielen Druckern gut verarbeiten. Die matte Oberfläche verdeckt Schichtlinien teilweise und Fäden fallen weniger auf.

Der Unterschied zu normalem PETG zeigt sich vor allem bei Teilen, die sich nicht verbiegen sollen: Halterungen, Gehäuseteile, Rahmen für Drohnen oder Werkzeughalter. Für Teile, die stoßartig belastet werden, kann reines PETG zäher sein. Die Wahl zwischen den Grundmaterialien beschreibt der Beitrag PLA oder PETG.

Neben PETG-CF gibt es auch PLA-CF, ABS-CF und Nylon-CF. Nylon-CF ist besonders anspruchsvoll beim Trocknen, siehe Nylon drucken.

Einstellungen und Druckpraxis

Starten Sie mit den Werten des Herstellers auf der Spule oder im Datenblatt. Meist liegt die Düsentemperatur etwas über der des reinen Materials, die Lüfter laufen je nach Basismaterial wenig oder gar nicht. Eine Düse mit mindestens 0,4 mm Durchmesser ist sinnvoll, bei sehr kleinen Düsen verstopfen die Fasern eher.

Trocknen Sie das Filament vor dem Druck, wenn es feucht wurde. Knackende Geräusche, Blasen oder raue Oberflächen deuten darauf hin. Anleitung und Lagerung beschreiben Filament trocknen und Filament richtig lagern.

Beim Druckbett genügt in der Regel eine PEI-Platte mit Trennmittel oder Klebestift. Wie Sie die Platte pflegen, steht in PEI-Platte reinigen. Prüfen Sie nach dem Wechsel auf gehärtete Düse außerdem den Abstand zum Bett neu, siehe Druckbett kalibrieren.

• Gehärtete Düse einsetzen und den Düsenabstand neu einstellen
• Temperatur und Druckbett nach Herstellerangabe wählen
• Filament bei Bedarf trocknen
• Erst ein kleines Probeteil drucken, dann das eigentliche Teil

Wofür sich Carbon-Filament eignet und wofür nicht

Gut geeignet sind steife Teile mit geringer Belastung auf Biegung: Halter, Abdeckungen, Rahmen, Adapter und Werkzeugaufnahmen. Auch Optik spielt eine Rolle, denn die matte, dunkle Oberfläche wirkt wertig und zeigt Fingerabdrücke wenig.

Weniger geeignet ist es für Teile, die Schläge aushalten müssen, für sehr feine Details oder für Anwendungen mit direktem Hautkontakt. Die Fasern sind in der Oberfläche eingebettet, Abrieb und Staub beim Schleifen sollten Sie nicht einatmen. Tragen Sie beim Schleifen eine Staubmaske und arbeiten Sie nass.

Wer überlegt, ob sich der Aufwand für die gehärtete Düse lohnt, vergleicht am besten mit dem Einsatzzweck. Für Dekoration und Modelle genügt PLA meist völlig, siehe Filamentarten im Überblick.

Hinweis:Schleifstaub und Dämpfe: Beim Schleifen von Carbon-Teilen Staub vermeiden, beim Drucken für gute Belüftung sorgen. Hinweise zu Absaugung finden Sie unter Absaugung und Filter.

Drucker, die damit zurechtkommen

Viele moderne geschlossene Drucker mit Direktantrieb arbeiten gut mit Carbon-Filament, sofern die Düse gehärtet ist. Manche Hersteller liefern gehärtete Düsen als Zubehör oder bieten sie ab Werk an. Was zu Ihrem Gerät passt, steht in der Anleitung oder auf der Herstellerseite.

Beim Kauf lohnt der Blick auf Hotend, Extruder und Bauraum. Orientierung bieten die Ratgeber Beste 3D-Drucker und Schnelle CoreXY-3D-Drucker.

Bei Bowden-Extrudern sind sehr steife Filamente schwerer zu fördern, ein Direktantrieb ist dann angenehmer.

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Häufige Fragen

Brauche ich für PETG-CF zwingend eine gehärtete Düse? Für längere Nutzung ja. Messing verschleißt mit Carbonfasern schnell, auch wenn die ersten Drucke noch gelingen.

Ist Carbon-Filament stärker als normales Filament? Es ist vor allem steifer. Bei Schlagbelastung kann es sogar spröder sein. Werte entnehmen Sie dem Datenblatt.

Muss ich Carbon-Filament trocknen? Das hängt vom Basismaterial ab. Nylon-CF verlangt es fast immer, PETG-CF bei Feuchte ebenfalls.

Ist der Druck gesundheitlich unbedenklich? Eine pauschale Zusicherung ist nicht möglich. Sorgen Sie für Belüftung, vermeiden Sie Schleifstaub und beachten Sie die Sicherheitsdatenblätter des Herstellers.