Holzfilament im 3D-Druck: Optik, Düsenverschleiß, Nachbearbeitung und mechanische Grenzen

Zwei Arten von Holzfilament und warum der Unterschied wichtig ist

Das Wort Holz auf einer Spule steht für zwei sehr unterschiedliche Produkte. Das erste ist PLA, gefüllt mit echten Holzpartikeln. Laut der Dokumentation von Prusa verwendet Prusament Woodfill Lindenholz aus Abfällen der Holzindustrie. Diese Partikel geben dem Filament Farbe, Geruch und Haptik. Sie machen es zugleich zu einem eigenen Material mit speziellen Eigenheiten bei Düse und Extrusion.

Die zweite Variante ist geschäumtes PLA, das Holz ganz ohne Holzmehl nachahmt. Auf der Produktseite von Polymaker steht, dass Wood PLA vollständig aus PLA mit einer speziellen Schäumtechnologie besteht und in Dichte und Aussehen Holz entspricht. Polymaker weist außerdem darauf hin, dass es dasselbe Produkt wie sein leichtes PLA ist, nur in Holzfarbe. Ohne Partikel in der Mischung kann nichts die Düse verstopfen.

Lesen Sie das Datenblatt, bevor Sie kaufen. Ein holzgefülltes Filament liefert eine Oberfläche und Maserung, die rohem Holz näherkommt. Ein geschäumtes PLA lässt sich auf einem Einsteigerdrucker ohne Upgrades leichter verarbeiten. In beiden Fällen ist das Basispolymer PLA, Sie erben also seine Stärken und seine Schwächen.

Wie ein Holzdruck tatsächlich aussieht und sich anfühlt

Ein holzgefülltes Filament druckt mit einer matten, leicht körnigen Oberfläche, die nichts mit dem Glanz von Standard-PLA gemein hat. Prusa beschreibt Woodfill als ein Material, das wie Holz aussieht, wie Holz riecht, sich wie Holz anfühlt und beim Klopfen sogar ein bisschen wie Holz klingen kann. Manche Modelle sehen am Ende überraschend nah an Massivholz aus, besonders nach dem Schleifen und Beizen. Andere wirken eher wie Spanplatte.

Schichtlinien sind weiterhin vorhanden, gehen aber in der Textur unter. Die matte Oberfläche kaschiert kleine Oberflächenfehler, was ein wesentlicher Reiz für Vasen, Pflanzgefäße und Wohndeko ist – die Einsatzzwecke, die Prusa nennt. Polymakers geschäumtes Wood PLA zielt auf denselben Effekt. Kundenrückmeldungen auf der Produktseite beschreiben eine Oberfläche, die eher an Pappe oder Sandstein als an echte Maserung erinnert, die aber Beize gut annimmt.

Die Farbe hängt von der Holzart und dem Füllanteil ab und variiert daher je nach Marke. Viele Hersteller erhöhen oder senken zudem die Düsentemperatur, um den Farbton dunkler oder heller zu machen – ein bekannter Trick bei holzgefülltem Filament. Probieren Sie es zuerst an einem Testteil aus, denn die Ergebnisse hängen von der jeweiligen Spule und dem Drucker ab.

Düsengröße, Düsenverschleiß und Drucktemperaturen

Die Düsengröße ist die erste Frage, die sich jeder stellt. Laut der Dokumentation von Prusa benötigen die meisten mit Holzmehl gefüllten Filamente für beste Ergebnisse eine Düse mit 0.6 mm oder sogar größer. Feine Partikel ballen sich in einer kleinen Öffnung zusammen und verstopfen sie schließlich. Prusa gibt an, dass das eigene Woodfill problemlos durch eine Standard-Messingdüse mit 0.4 mm druckt. Prüfen Sie daher das Datenblatt Ihrer Spule, bevor Sie Hardware austauschen.

Beim Verschleiß gelten Holzpartikel allgemein als weit weniger abrasiv als Carbonfaser- oder glasgefüllte Filamente. Eine Messingdüse hält durch, weshalb Prusa eine empfehlen kann. Das eigentliche Risiko ist Verstopfen, nicht Abnutzung: Partikel sammeln sich an oder verkohlen, wenn das Filament heiß und ohne Bewegung in der Düse steht. Vermeiden Sie lange Pausen mit beheizter Düse und spülen Sie nach einem Druck durch. Die Anleitung zu 3D-Drucker-Düsen behandelt Durchmesser und Materialien ausführlich.

Bei den Temperaturen nennt Prusa für Woodfill 195 ± 10 °C an der Düse und 60 ± 10 °C am Druckbett, ohne besonderes Hotend und ohne Gehäuse. Polymaker nennt für Wood PLA 190 bis 210 °C und ein Druckbett von 30 bis 50 °C, bei einer Druckgeschwindigkeit von 25 bis 60 mm/s und eingeschaltetem Bauteillüfter.

Haftung am Druckbett, Trocknung und Stringing

Prusa empfiehlt für Woodfill seine Satin-Platte. Eine glatte PEI-Platte funktioniert ebenfalls, aber nur mit einer Trennschicht wie Klebestift, da das Material sehr stark auf blankem glattem PEI haftet. Prusa rät von der strukturierten Platte ab, auf der die Haftung zu gering sein kann. Welche Oberfläche Sie auch verwenden: Wischen Sie sie mit Isopropylalkohol auf einem unparfümierten Papiertuch ab, idealerweise bei kaltem Druckbett.

Die Trocknung hängt vom Produkt ab. Laut Prusa muss Woodfill vor dem Drucken nicht getrocknet werden. Polymaker nennt eine Trocknung bei 55 °C für 6 Stunden, aber nur, wenn das Material Feuchtigkeit aufgenommen hat. Eine Spule, die monatelang offen gelegen hat, kommt dafür infrage. Typische Anzeichen sind Knackgeräusche an der Düse, winzige Bläschen und eine rauere Oberfläche als üblich.

Rechnen Sie mit etwas Stringing. Polymaker weist offen darauf hin, dass Wood PLA selbst mit den besten Einstellungen zu Fäden neigt. Empfohlen werden 190 °C bei 50 mm/s, etwa 0.5 mm Coasting und 1 mm Wipe, wobei Coasting und Wipe am meisten helfen. Die angegebene Retraction beträgt 3 mm bei 40 mm/s für Direct Drive und 6 mm bei 60 mm/s für Bowden. Die Anleitung zu den Retraction-Einstellungen zeigt Ihnen, wie Sie diese Werte einstellen.

Nachbearbeitung: Nassschleifen, Beizen und Lackieren

Bei der Nachbearbeitung spielt Holzfilament seine Stärken aus. Prusa empfiehlt Nassschleifen. Beim Trockenschleifen entsteht Reibungswärme, der Kunststoff schmilzt lokal und das Papier setzt sich zu. Etwas Wasser hält alles kühl und hinterlässt eine glatte, weiche Oberfläche. Beginnen Sie mit einer mittleren Körnung, um Schichtlinien abzutragen, und wechseln Sie dann zu einer feinen Körnung.

Durch den hohen Holzanteil nimmt das Teil Holzbeize genauso an wie unbehandeltes Holz. Prusa beschreibt dies als Möglichkeit, einen Vintage-Look zu erzielen, der sich kaum von echtem Holz unterscheiden lässt. Tragen Sie die Beize mit einem Lappen auf, lassen Sie sie einziehen und wischen Sie den Überschuss ab. Geschliffene Stellen nehmen die Beize anders auf als unberührte Bereiche, wodurch eine natürlich wirkende Variation entsteht. Ein matter Klarlack oder Hartwachs rundet das Ergebnis ab.

Geschäumtes Wood PLA lässt sich ebenfalls beizen, und Polymaker verlinkt eine Anleitung, wie es wie echtes Holz aussieht. Für übrig gebliebene Fäden schlägt der Hersteller vor, kurz mit einer Heißluftpistole darüberzugehen oder sie mit einer Rasierklinge abzuschaben. Gehen Sie sparsam mit Hitze um: Es ist immer noch PLA, und es wird bei niedriger Temperatur weich.

Mechanische und thermische Grenzen: Deko, nicht Dauerbelastung

Holz verstärkt den Kunststoff nicht. Partikel unterbrechen die PLA-Matrix, und geschäumtes PLA ist voller winziger Hohlräume. In beiden Fällen ist das Teil schwächer als massives PLA derselben Marke. Prusa positioniert Woodfill für Blumentöpfe, Vasen und Deko, nicht für Funktionsteile.

Das Datenblatt von Polymaker Wood PLA nennt konkrete Zahlen, gemessen an Proben mit 100 Prozent Infill. Die Zugfestigkeit beträgt 24.4 MPa quer zu den Schichten und 20.8 MPa zwischen den Schichten. Die Bruchdehnung sinkt in Z-Richtung von 8.8 Prozent auf 2 Prozent, was bedeutet, dass das Teil entlang der Schichtlinien spröde ist. Die Kerbschlagzähigkeit nach Charpy beträgt 2.4 kJ/m². Ein scharfer Schlag auf eine ungünstig ausgerichtete Kante reicht aus, um es zu spalten.

Hitze ist die andere harte Grenze. Polymaker nennt eine Glasübergangstemperatur von 59 °C und eine Wärmeformbeständigkeit von 54 °C bei 0.45 MPa sowie 50 °C bei 1.8 MPa. Ein im Sommer auf dem Armaturenbrett eines Autos liegendes Teil wird sich verformen. Für alles, was Last trägt oder in der Nähe von Hitze eingesetzt wird, sollten Sie stattdessen PETG, Nylon oder ein verstärktes PLA in Betracht ziehen. Holzfilament ist auch kein Material für den Lebensmittelkontakt: Polymaker gibt an, dazu keine Daten zu haben.

Quellen und Grenzen

• Prusament — Woodfill
• Polymaker — Wood PLA (Filament mit echten Holzfasern)

Wir ordnen Hersteller- und Community-Dokumentation; diese Produkte haben wir nicht selbst gemessen. Das Handbuch Ihres genauen Modells hat Vorrang vor allgemeinen Hinweisen.