PLA vs. ABS: Der große Materialvergleich für 3D-Drucker

Der Vergleich zwischen PLA vs ABS gehört zu den wichtigsten Entscheidungen, die du beim 3D-Druck treffen musst. Während beide Materialien zu den beliebtesten Filamenten gehören, unterscheiden sie sich grundlegend in ihren Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten. PLA überzeugt durch seine einfache Handhabung und Umweltfreundlichkeit, jedoch bietet ABS eine höhere Temperaturbeständigkeit und Robustheit. Die Wahl zwischen diesen beiden Materialien kann dabei über den Erfolg deines 3D-Druck-Projekts entscheiden. In diesem ausführlichen Vergleich zeigen wir dir die wichtigsten Unterschiede zwischen PLA und ABS, damit du für dein nächstes Projekt die optimale Entscheidung treffen kannst.

Grundlegende Eigenschaften von PLA und ABS

Die grundlegenden Unterschiede zwischen PLA und ABS beginnen bei ihrer chemischen Struktur.
Mehr Informationen zur FDM 3D-Druck-Technologie und deren Funktionsweise findest du in unserem umfassenden Leitfaden.

Chemische Zusammensetzung

PLA, oder Polymilchsäure, wird aus erneuerbaren Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr gewonnen. Der Herstellungsprozess umfasst die Umwandlung von Pflanzenzucker in Milchsäure, die anschließend zu Polymilchsäure polymerisiert wird. Im Gegensatz dazu besteht ABS aus drei synthetischen Monomeren: Acrylnitril, Butadien und Styrol, die aus Erdöl gewonnen werden.

Physikalische Merkmale

Die physikalischen Eigenschaften beider Materialien unterscheiden sich deutlich. PLA zeichnet sich durch eine höhere Oberflächenhärte und Steifigkeit aus ¹. Darüber hinaus liegt die Glasübergangstemperatur von PLA bei 60°C, während ABS eine höhere Temperaturbeständigkeit mit einer Glasübergangstemperatur von 105°C aufweist.

Moderne ABS-Filamente enthalten spezielle Additive, die den thermischen Verzug beim Abkühlen minimieren. Während PLA sich durch seine Sprödigkeit auszeichnet, bietet ABS eine bessere plastische Verformbarkeit. Diese Eigenschaften führen zu folgenden charakteristischen Merkmalen:

• ABS zeigt eine höhere Biegefestigkeit und Dehnung vor dem Bruch
• PLA weist eine größere Härte und Steifigkeit auf
• ABS verfügt über eine bessere chemische Beständigkeit
• PLA bietet eine glattere Oberflächenqualität

Haltbarkeit im Vergleich

In Bezug auf die Langzeithaltbarkeit zeigen beide Materialien unterschiedliche Stärken. Falls du weitere Informationen zu den unterschiedlichen 3D-Druck-Materialien suchst, wirf einen Blick auf unseren Material-Leitfaden.

ABS überzeugt durch seine höhere thermische Stabilität und Stoßfestigkeit. Allerdings werden beide Thermoplaste mit der Zeit sowohl durch UV-Licht als auch durch Hitze abgebaut. PLA neigt besonders bei Temperaturen über 50°C zu Verformungen und verliert dabei seine strukturelle Integrität.

Bemerkenswert ist auch die unterschiedliche Feuchtigkeitsbeständigkeit: PLA zeigt sich bei richtiger Lagerung widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit, während ABS Feuchtigkeit leichter aufnimmt und vor der Verwendung gründlich getrocknet werden muss.

Druckprozess und Anforderungen

Die technischen Anforderungen beim 3D-Druck von PLA und ABS unterscheiden sich erheblich voneinander. Während PLA sich durch seine Benutzerfreundlichkeit auszeichnet, erfordert ABS präzisere Einstellungen und eine kontrollierte Druckumgebung.

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Optimale Drucktemperaturen

Die Extrudertemperatur spielt eine entscheidende Rolle für die Druckqualität. PLA benötigt moderate Temperaturen zwischen 180°C und 210°C. Darüber hinaus zeigt die Praxis, dass eine Starttemperatur von 195°C für die ersten Versuche mit PLA optimal ist.

ABS hingegen erfordert deutlich höhere Temperaturen. Die empfohlene Drucktemperatur liegt zwischen 230°C und 25°C. Allerdings kann die optimale Temperatur je nach Drucker und Filamentmarke variieren. Zusätzlich ist bei ABS eine kontrollierte Druckumgebung erforderlich, da das Material empfindlich auf Temperaturschwankungen reagiert.

Druckbett-Einstellungen

Die Heizbetttemperatur unterscheidet sich bei beiden Materialien deutlich. Für PLA reicht eine moderate Temperatur von 50°C bis 70°C. Ein beheiztes Druckbett ist bei PLA nicht zwingend erforderlich, verbessert jedoch die Haftung der ersten Schicht.

Im Gegensatz dazu ist für ABS ein beheiztes Druckbett unerlässlich. Die optimale Betttemperatur liegt zwischen 90°C und 110°C. Diese höhere Temperatur ist notwendig, um Verzug zu verhindern und eine gute Haftung der ersten Schicht zu gewährleisten.

Für beide Materialien gelten folgende Druckgeschwindigkeiten:

• PLA: 40-60 mm/s, wobei auch höhere Geschwindigkeiten möglich sind
• ABS: 40-60 mm/s, für präzisere Ergebnisse

Bei der Kühlung zeigen sich weitere Unterschiede: PLA benötigt eine starke Kühlung mit 100% Lüftergeschwindigkeit. ABS hingegen sollte mit minimaler Kühlung (0-30%) gedruckt werden, um optimale Schichthaftung zu erreichen. Während des Druckprozesses ist bei ABS auch ein geschlossenes Gehäuse empfehlenswert, um Temperaturschwankungen zu minimieren.

Anwendungsbereiche im Vergleich

Die Anwendungsmöglichkeiten von PLA und ABS unterscheiden sich maßgeblich aufgrund ihrer spezifischen Materialeigenschaften.

Ideale Projekte für PLA

PLA eignet sich besonders für Projekte, bei denen Präzision und Ästhetik im Vordergrund stehen. Aufgrund seiner Biokompatibilität findet PLA häufig Verwendung in Lebensmittelverpackungen und medizinischen Implantaten. Darüber hinaus zeigt sich PLA als ideales Material für:

• Dekorative Elemente und Wanddekorationen
• Prototypen ohne mechanische Belastung
• Modelle und Skulpturen
• Lebensmittelaufbewahrung
• Bildungsprojekte und Anschauungsobjekte

Beste Einsatzgebiete für ABS

ABS hingegen überzeugt besonders in technischen und industriellen Anwendungen. Das Material findet aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit breite Verwendung in der Automobilindustrie sowie bei der Herstellung von Elektrogehäusen. Außerdem eignet sich ABS hervorragend für:

• Funktionale Prototypen mit mechanischer Belastung
• Gehäuse für elektronische Geräte
• Automobilkomponenten wie Armaturenbretter
• Spielzeug (beispielsweise LEGO-Steine)
• Werkzeuggriffe und technische Komponenten

Nicht empfohlene Anwendungen

Während beide Materialien ihre Stärken haben, gibt es allerdings auch Einsatzgebiete, die vermieden werden sollten. Bei PLA sind dies besonders Anwendungen mit Temperaturen über 60°C, da hier Verformungen auftreten können. Hingegen sollte ABS nicht in schlecht belüfteten Räumen verarbeitet werden, da beim Druckprozess gesundheitsschädliche Dämpfe entstehen können.

PLA ist ungeeignet für:

• Gegenstände, die sich biegen oder verdrehen
• Bauteile mit hoher mechanischer Belastung
• Komponenten in Fahrzeuginnenräumen
• Objekte mit direkter Sonneneinstrahlung

ABS sollte vermieden werden bei:

• Projekten ohne ausreichende Belüftungsmöglichkeiten
• Anwendungen ohne Temperaturkontrolle
• Druckvorhaben ohne beheiztes Druckbett
• Lebensmittelkontakt ohne spezielle Zertifizierung

Besonders bemerkenswert ist, dass PLA sich im Heimanwender-Bereich als wesentlich benutzerfreundlicher erweist. ABS zeigt sich hingegen als industrietaugliches Material mit fortschrittlicheren Eigenschaften, besonders wenn die Teile physischen Belastungen ausgesetzt werden.

Kosten und Wirtschaftlichkeit

Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von 3D-Druckmaterialien spielen sowohl die direkten Anschaffungskosten als auch die langfristigen Wartungsaspekte eine entscheidende Rolle.

Materialkosten pro Kilogramm

Die Preisgestaltung für PLA und ABS zeigt interessante Parallelen. Eine Standard-Filamentspule von einem Kilogramm PLA kostet zwischen 15 und 40 Euro, während ABS-Filamente in einer Preisspanne von 20 bis 55 Euro liegen. Allerdings hängen die tatsächlichen Kosten von verschiedenen Faktoren ab.

Bemerkenswert ist, dass in geschlossenen Drucksystemen die Preise für beide Materialien nahezu identisch sind. Der durchschnittliche Einstiegspreis für beide Filamente beginnt bei etwa 18 Euro pro Kilogramm. Darüber hinaus bieten viele Hersteller Mengenrabatte an, besonders bei Mehrfachpackungen oder größeren Spulen.

Ein wichtiger Aspekt ist das Preis-Leistungs-Verhältnis: Günstige Filamente können anfänglich verlockend erscheinen, führen jedoch häufig zu:

• Erhöhten Druckfehlern
• Verminderter Druckqualität
• Möglichen Druckerschäden

Langfristige Wartungskosten

Die Wartungskosten unterscheiden sich maßgeblich je nach gewähltem Material und Nutzungsintensität. Ein neues Druckbett kostet zwischen 20 und 50 Euro, während Ersatzdüsen in Packungen für 10 bis 30 Euro erhältlich sind. Zusätzlich fallen Kosten für Ersatzlüfter (5-20 Euro) und neue Riemen (5-15 Euro pro Achse) an.

Für eine optimale Langzeithaltbarkeit der Filamente empfiehlt sich die Investition in geeignete Lagerlösungen. Luftdichte Behälter mit Trockenmitteln schützen das Material vor Feuchtigkeit und minimieren Abfall. Diese zusätzliche Investition zahlt sich durch eine verlängerte Haltbarkeit der Filamente aus.

Die Gesamtbetriebskosten setzen sich aus verschiedenen Komponenten zusammen:

• Stromverbrauch: 0,035 bis 0,35 Euro pro Stunde
• Materialverbrauch: 1,5 bis 5 Euro pro Stunde
• Wartungskosten: 0,10 bis 0,50 Euro pro Stunde 

Während No-Name-Produkte kurzfristig Einsparungen versprechen, erweist sich die Investition in hochwertige Markenprodukte langfristig als wirtschaftlicher. Qualitativ hochwertige Filamente reduzieren nicht nur Druckfehler, sondern schonen auch die Druckerkomponenten und minimieren dadurch die Wartungskosten.

Nachbearbeitung und Finish

Die Nachbearbeitung spielt eine entscheidende Rolle für die finale Qualität von 3D-gedruckten Objekten. Unabhängig vom gewählten Material weisen FDM-gedruckte Bauteile zunächst sichtbare Schichtlinien auf.

Schleifbarkeit

Beide Materialien lassen sich durch mechanische Nachbearbeitung verfeinern, allerdings mit unterschiedlichen Herausforderungen. ABS zeigt sich aufgrund seiner höheren Haltbarkeit deutlich einfacher zu schleifen. Bei PLA erfordert der Schleifprozess besondere Sorgfalt, da das Material durch seine geringe Hitzebeständigkeit zum Schmelzen neigt.

Für optimale Schleifergebnisse empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:

• Grobe Vorbearbeitung mit Schleifpapier der Körnung 200-400
• Schrittweise Verfeinerung bis zur Körnung 3000
• Abschließende Nassschleifphase für maximale Glätte

Lackierbarkeit

Die Oberflächenbeschaffenheit nach dem Druck unterscheidet sich merklich: PLA-Teile weisen direkt nach der Fertigung eine glänzendere Oberfläche auf, während ABS-Drucke zunächst matt erscheinen. Darüber hinaus können beide Materialien nach dem Druck lackiert werden.

Für eine professionelle Lackierung sind mehrere Arbeitsschritte erforderlich. Zunächst muss eine Grundierung aufgetragen werden, die kleine Unebenheiten ausgleicht und eine optimale Basis für den Lack schafft. Der Lackierprozess selbst erfordert mehrere dünne Schichten, die gleichmäßig aufgetragen werden müssen.

Chemische Behandlung

Ein bedeutender Unterschied zeigt sich in der Möglichkeit zur chemischen Nachbearbeitung. ABS lässt sich effektiv mit Aceton behandeln, wodurch eine glänzende, glatte Oberfläche entsteht. Diese Methode ermöglicht sogar das Verschweißen von ABS-Teilen. Allerdings ist bei der Verwendung von Aceton besondere Vorsicht geboten – die Behandlung sollte ausschließlich in gut belüfteten Bereichen erfolgen.

PLA hingegen reagiert nicht auf Acetonbehandlung. Für dieses Material existiert mit Tetrahydrofuran (THF) zwar eine Alternative zum Dampfglätten, diese erfordert jedoch besondere Sicherheitsvorkehrungen.

Die Nachbearbeitung beeinflusst nicht nur die Ästhetik, sondern auch die funktionalen Eigenschaften der gedruckten Teile. Bei ABS führt die Acetonbehandlung zu einer verbesserten Schichthaftung und erhöhter Zähigkeit. Allerdings verringert sich dabei die maximale Zugfestigkeit geringfügig.

Besonders bemerkenswert ist die Tatsache, dass geglättete ABS-Modelle eine mehr als doppelt so hohe Schichthaftung aufweisen wie unbehandelte Teile. Nach der chemischen Behandlung benötigen die Objekte allerdings ausreichend Zeit zum Trocknen – bei ABS kann der Trocknungsprozess mehrere Tage in Anspruch nehmen.

Schlussfolgerung

Die Gegenüberstellung von PLA und ABS zeigt deutlich, dass beide Materialien ihre spezifischen Stärken und Einsatzgebiete haben. PLA überzeugt durch seine einfache Handhabung, Umweltfreundlichkeit und präzise Druckergebnisse. Demgegenüber bietet ABS bessere mechanische Eigenschaften sowie höhere Temperaturbeständigkeit.

Besonders bemerkenswert erscheint die Tatsache, dass PLA sich als ideales Einstiegsmaterial für Heimanwender eignet. Allerdings beweist ABS seine Überlegenheit bei technischen Anwendungen, die hohe Belastbarkeit erfordern. Die Materialkosten bewegen sich bei beiden Filamenten in einem ähnlichen Rahmen, wobei die Gesamtbetriebskosten stark von der gewählten Qualität abhängen.

Die Nachbearbeitungsmöglichkeiten unterscheiden sich grundlegend: Während ABS durch Acetonbehandlung perfekt geglättet werden kann, erfordert PLA mechanische Nachbearbeitung für hochwertige Oberflächen. Diese unterschiedlichen Eigenschaften machen deutlich, dass die Wahl des Materials maßgeblich vom geplanten Einsatzzweck abhängt.

Letztendlich entscheidet der konkrete Anwendungsfall über das optimale Material. PLA eignet sich hervorragend für dekorative Objekte und Prototypen ohne mechanische Belastung. ABS hingegen glänzt bei technischen Bauteilen und Komponenten, die hohen Temperaturen oder Belastungen standhalten müssen.

Falls du ein Projekt starten oder Fragen hast, kannst du uns jederzeit kontaktieren. Unser Expertenteam berät dich gerne und hilft dir bei der Auswahl des optimalen Materials für deinen Anwendungsfall.