Inhaltsübersicht:
- 1. PLA vs. PETG: Die beiden beliebtesten FDM-Polymere im direkten Vergleich
- 2. Das Phänomen Kriechneigung (Creep): Warum PLA unter Dauerlast versagt
- 3. Glasübergangstemperatur (Tg), UV- & Chemikalienbeständigkeit
- 4. Z-Achsen-Schichthaftung & Stoßfestigkeit (Impact Resistance)
- 5. Detaillierte Kennwerte-Tabelle: PLA vs. Tough PLA vs. PETG vs. PETG-CF
- 6. Optimale Slicer-Parameter für perfekte Druckeigenschaften
- 7. Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu PETG vs. PLA
1. PLA vs. PETG: Die beiden beliebtesten FDM-Polymere im direkten Vergleich
Im FDM/FFF-3D-Druck sind PLA (Polymilchsäure) und PETG (Polyethylenterephthalat mit Glykol-Modifikation) die am häufigsten eingesetzten Werkstoffe. Während PLA vor allem für seine herausragende Druckbarkeit, minimale Schwindung und scharfe Kantenschärfe geschätzt wird, gilt PETG als der ideale Einstiegswerkstoff für belastbare Funktionsbauteile im industriellen Alltag.
Dennoch herrscht bei vielen Konstrukteuren und Produktentwicklern oft Unklarheit darüber, welches Material für spezifische technische Anforderungen wie Dauerlast, Outdoor-Einsatz oder Stoßbeanspruchung die bessere Wahl ist. In unserer Fertigung in Berlin fertigen wir täglich tausende Bauteile im Bereich Rapid Prototyping und industriellen Kleinserien und haben die physikalischen Unterschiede in realen Härtetests analysiert.
2. Das Phänomen Kriechneigung (Creep): Warum PLA unter Dauerlast versagt
Einer der kritischsten, aber am häufigsten übersehenen Werkstoffparameter ist das viskoelastische Kriechen (Mechanical Creep / Kaltfließen). Hierbei verformt sich ein Kunststoff unter einer konstanten mechanischen Dauerbelastung über die Zeit irreversibel, selbst wenn die Spannung weit unterhalb der Zugfestigkeit liegt.
- PLA unter Dauerlast: PLA besitzt eine sehr hohe Steifigkeit (E-Modul ca. 3.500 MPa), neigt jedoch bereits bei Raumtemperatur (20–25 °C) unter konstanter mechanischer Vorspannung (z. B. eingespannte Federn, Riemenspanner, Motorhalterungen oder fest verschraubte Gehäuseflansche) zu starkem Kriechen. Schraubverbindungen lockern sich nach wenigen Wochen von selbst.
- PETG unter Dauerlast: PETG ist geringfügig flexibler (E-Modul ca. 2.100 MPa), weist jedoch eine deutlich geringere Neigung zum Kaltfließen auf. Es behält seine elastische Rückstellkraft über Monate hinweg stabil bei.
3. Glasübergangstemperatur (Tg), UV- & Chemikalienbeständigkeit
Für den Einsatz im Außenbereich oder in der Nähe von Wärmequellen sind die thermischen und chemischen Eigenschaften entscheidend:
- Wärmeformbeständigkeit: PLA hat eine niedrige Glasübergangstemperatur von nur ca. 55–60 °C. Ein im Sommer im Auto liegendes Bauteil oder eine Wandhalterung unter direkter Sonneneinstrahlung verformt sich innerhalb kürzester Zeit. PETG hingegen widersteht Temperaturen bis 75–80 °C problemlos.
- UV- und Witterungsbeständigkeit: Unter anhaltender solarer UV-Strahlung und Feuchtigkeitseinfluss depolymerisiert unmodifiziertes PLA allmählich und wird spröde. PETG ist von Natur aus hochgradig UV- und witterungsstabil und eignet sich hervorragend für Outdoor-Sensorhalterungen und Gehäuse.
- Chemikalienresistenz: PETG ist resistent gegen verdünnte Säuren, Laugen, Alkohole, Schmieröle und Wasser. PLA reagiert empfindlicher auf Feuchtigkeit und aggressive Reinigungsmittel.
4. Z-Achsen-Schichthaftung & Stoßfestigkeit (Impact Resistance)
Die Belastbarkeit eines 3D-Druckteils hängt maßgeblich von der Verschmelzung der Schichten (Layer Adhesion) ab:
- Z-Festigkeit von PETG: Durch das breitere Schmelzintervall und die höhere Extrusionstemperatur (235–255 °C) diffundieren die Polymerketten benachbarter Layer extrem tief ineinander. Ein gut gedrucktes PETG-Teil bricht bei Überlastung oft duktil quer durch das Material und spaltet sich selten entlang der Layergrenzen.
- Stoßzähigkeit (Charpy Impact): PLA bricht bei schlagartiger Belastung (z. B. Sturz auf Beton) spröde wie Glas. PETG absorbiert Stoßenergie durch elastisch-plastische Dehnung, ohne abzusplittern.
5. Detaillierte Kennwerte-Tabelle: PLA vs. Tough PLA vs. PETG vs. PETG-CF
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten mechanischen und thermischen Kenndaten übersichtlich zusammen:
| Eigenschaft | Standard PLA | Tough / Pro PLA | Standard PETG | PETG-CF (Carbon) |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit (XY) | 55–65 MPa | 45–55 MPa | 48–53 MPa | 60–70 MPa |
| E-Modul (Steifigkeit) | ca. 3.500 MPa | ca. 2.800 MPa | ca. 2.100 MPa | ca. 4.800 MPa |
| Glasübergang (Tg) | 55–60 °C | 58–62 °C | 75–80 °C | 80–83 °C |
| Kriechneigung (Creep) | Hoch (kritisch) | Mittel bis Hoch | Gering (stabil) | Sehr gering |
| UV- / Outdoor-Eignung | Nein (versprödet) | Bedingt | Ja (hervorragend) | Ja (exzellent) |
6. Optimale Slicer-Parameter für perfekte Druckeigenschaften
Um die optimalen Festigkeitswerte aus beiden Materialien herauszuholen, sollten folgende Einstellungen im Slicer gewählt werden:
- PETG Bauteilkühlung (Part Cooling): Reduzieren Sie den Bauteillüfter auf 20–40 % (bei PLA 100 %). Zu starke Kühlung schwächt die Layerhaftung von PETG massiv.
- Drucktemperatur: Drucken Sie PETG für maximale Festigkeit am oberen Ende des Herstellerbereichs (z. B. 245–250 °C).
- Druckbett-Haftung: Verwenden Sie für PETG strukturierte PEI-Platten bei 70–80 °C. Vorsicht bei glatten PEI- oder Glasplatten: PETG verbindet sich so stark mit glattem Glas, dass beim Abkühlen Glassplitter herausbrechen können (Trenn- oder Klebemittel wie Magigoo verwenden!).
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7. Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu PETG vs. PLA
Ist PETG stabiler als PLA?
PLA hat eine höhere Zugfestigkeit und Steifigkeit bei kurzzeitiger Belastung. PETG ist jedoch zäher, schlagfester, bricht nicht spröde und behält unter Dauerlast (Creep) und Hitze (bis 80 °C) seine Form.
Warum verzieht sich PLA im Auto im Sommer?
Im Fahrzeuginneren werden in der Sonne schnell Temperaturen von 60–70 °C erreicht. Da PLA eine Glasübergangstemperatur von nur ca. 55 °C hat, wird es weich und verformt sich unter Eigengewicht.
Wie lässt sich Stringing bei PETG verhindern?
PETG ist feuchtigkeitsempfindlich und flüssiger im Schmelzzustand. Trocknen Sie das Filament vor dem Druck bei 65 °C, aktivieren Sie Z-Hop und erhöhen Sie die Travel-Speed auf mindestens 200 mm/s.
Ist PETG für Lebensmittelkontakt zugelassen?
Reines PETG ist lebensmittelunbedenklich. Bei FDM-Druckteilen müssen jedoch lebensmittelechte Düsen (Edelstahl) verwendet werden, und die Rillen zwischen den Schichten müssen gegen Bakterienbildung versiegelt werden.
