Chemikalienbeständigkeit im FDM-3D-Druck – Auswahl, Dichtung & Tests
Chemische Medien können Kunststoffe aufquellen, verspröden oder anlösen. Die Beständigkeit hängt von Material, Medium, Konzentration, Temperatur und Einwirkdauer ab – sowie von Druckparametern (Porosität, Layerhaftung, Orientierung). Hier findest du eine Schnellübersicht, eine Auswahlmatrix, Dichtkonzepte und einen sicheren Test-Workflow. Ergänzend: Material-Vergleich, Ausrichtung, Wandstärke & Infill, Filament-Trocknung, Chemisches Finish (ABS/ASA).
Wichtige Hinweise zur Sicherheit
- Gefahrstoffe nur mit guter Lüftung handhaben; geeignete PPE (Handschuhe/Brille) verwenden.
- Nie in geschlossenen Räumen ohne Abzug testen; Dämpfe können giftig oder reizend sein.
- Datenblätter (SDS/Tech Sheets) der Chemikalien und des Filaments prüfen; Herstellerangaben haben Vorrang.
Schnellübersicht (ohne Gewähr, stark hersteller-/chargenabhängig)
| Material | Wasser | Alkohole | Öle | Kraftstoffe | Säuren (verd.) | Laugen (verd.) | Ketone/Est. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PLA | gut | mittel | mittel | schwach | schwach–mittel | schwach–mittel | schwach |
| PCTG/PETG | gut | mittel | gut | mittel | mittel | mittel | schwach–mittel |
| ASA/ABS | gut | mittel | gut | mittel | mittel | mittel | schwach (Aceton/MEK greift an) |
| PC | gut | schwach–mittel | gut | mittel | mittel | schwach–mittel | schwach (Stressrisse) |
| PA (Nylon) | gut* | mittel | sehr gut | gut | schwach–mittel | mittel | mittel |
| TPU | gut | mittel | gut | mittel | mittel | mittel | mittel |
*PA ist hygroskopisch: Wasseraufnahme verändert Maße/Mechanik – trocken lagern und ggf. trocknen.
Auswahlmatrix – welchen Weg gehe ich?
| Anforderung | Empfehlung |
|---|---|
| Dauerhafte Ölkontakt-/Hydraulikteile | PA (ggf. PA-CF), PCTG; dichte Perimeter, Orientierung in Kraftfluss |
| Kurzzeit-Kraftstoffkontakt | PCTG/PETG oder ASA; keine offenen Poren – evtl. Epoxy-Dichtung |
| Wässrige Medien (neutral) | PCTG/PETG, PLA (nur kalt); bei Druckbehältern Perimeter↑ und Dichtung einplanen |
| Isopropanol/Alkohole (Reinigung) | PCTG besser als PETG (Stressriss); bei PC/ABS sparsam & kurz, mechanische Spannungen vermeiden |
| Aceton/MEK-Umfeld | ABS/ASA lösbar/angreifbar → ungeeignet für Behälter; Ausweichmaterial wählen |
| Basische Medien (verd.) | ASA/PCTG moderat; PC empfindlich – vermeiden |
| Säuren (verd.) | PCTG/PETG und ASA oft ok; PLA/PA kritisch prüfen |
Dichtkonzepte für FDM-Teile
- Mehr Perimeter (4–6) + geringe Layerhöhe → weniger Poren.
- Orientierung: Dichtflächen in XY drucken; Layerstoß nicht in Fließrichtung legen.
- Beschichtung/Imprägnierung:
- Epoxidharz (dünnflüssig) als Innen-/Außenversiegelung; aushärten lassen.
- PU-/Acryl-Lacke als Spritz-/Tauchbeschichtung (Medienverträglichkeit prüfen).
- CA (Sekundenkleber) punktuell – kann spröde machen, sparsam einsetzen.
- Dichtungen: O-Ring-Nut vorsehen; bei TPU-Teilen integrierte Lippen möglich.
- Schraubverbindungen: Inserts für wiederholbares Anziehen; Flansche mit Radien und gleichmäßiger Schraubenabstützung auslegen.
Test-Workflow (sicher & reproduzierbar)
- Coupon drucken: kleine Probekörper (z. B. Stäbe/Becher) in Zielmaterial, 4–6 Perimeter, Layer 0,16–0,20 mm.
- Vorversuch: 24–72 h Eintauchen/Benetzen bei Zieltemperatur; Masse/Abmessungen vorher/nachher dokumentieren.
- Mechanik prüfen: Biegung/Schlag (Handprüfung) und Sichtprüfung (Risse, Weißbruch, Aufquellen).
- Dichtung testen: Gerade Dichtflächen mit leichtem Anzug; ggf. Epoxy- oder Lack-Versiegelung vergleichen.
- Risiko minimieren: Erst nach Coupon-Erfolg in der echten Geometrie testen.
Typische Fehlerbilder & Abhilfe
| Problem | Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Spannungsrisse (Craze) | Chemische Spannungsrisskorrosion + innere Eigenspannung | Material wechseln (z. B. PCTG), Kanten verrunden, Nachglühen/Tempern prüfen |
| Weichwerden/Quellen | Medium löst an oder diffundiert | Dichte Beschichtung (Epoxy), anderes Material, Kontaktzeit/Temperatur senken |
| Leckage | Poren, ungünstige Orientierung, zu wenig Perimeter | Perimeter/LH anpassen, Dichtfläche in XY, O-Ring-Nut, Beschichtung |
| Verfärbung/Oberflächenkreidung | Unverträgliche Chemie oder UV | UV-stabiles Material (ASA), Schutzlack, Medium wechseln |
Herstellerinfos & Tabellen (externe Ressourcen)
- Polymaker – technische Datenblätter
- BASF Ultrafuse – Daten & Compounds
- 3DXTech – Engineering-Compounds & Resistenz
- colorFabb – Spezialblends
FAQ
- Welches Material ist „am beständigsten“?
- Kommt auf das Medium an. Gegen Öle/Kraftstoffe oft PA/PCTG stark; gegen Ketone/Esther sind viele Standardmaterialien empfindlich.
- Reicht eine Beschichtung aus?
- Für niedrigen Druck/kurze Kontaktzeiten oft ja. Für Dauerkontakt mit aggressiven Medien besser massiver Werkstoffwechsel.
- Wie verhindere ich Stressrisse?
- Eigenspannungen reduzieren (Tempern, moderate Kühlung), Kanten verrunden, kompatibles Material wählen und Medienkontakt testen.