The Complete Guide to Materials Used in Additive Manufacturing: Typen, Verwendung & Auswahltipps

Wenn Sie sich mit additiver Fertigung beschäftigen (BIN)– auch bekannt als 3D-Druck – ist eine der ersten Fragen, die Sie stellen werden: Welche Materialien kann ich eigentlich verwenden? Die Antwort ist wichtig, denn das richtige Material entscheidet über Erfolg oder Misserfolg Ihres Projekts, ob Sie ein neues Produkt prototypisieren, Erstellen kundenspezifischer Teile für die Luft- und Raumfahrt, oder medizinische Implantate drucken.

Zusamenfassend, Materialien, die in der additiven Fertigung verwendet werden Spannkunststoffe, Metalle, Harze, Keramik, Verbundwerkstoffe, und sogar biobasierte Substanzen. Jede Kategorie hat einzigartige Eigenschaften (Wie Kraft, Flexibilität, oder Biokompatibilität) die auf bestimmte AM-Technologien und -Anwendungen abgestimmt sind. In diesem Leitfaden werden alle wichtigen Materialtypen aufgeschlüsselt, erklärt, wie Sie das Richtige für Ihre Bedürfnisse auswählen, und teilt Beispiele aus der Praxis, um Ihnen bei der Anwendung dieses Wissens zu helfen.

1. Die häufigsten Materialkategorien in der additiven Fertigung

Nicht alle 3D-Druckmaterialien funktionieren mit jeder Maschine. Ihre Wahl hängt von Ihrer AM-Methode ab (Z.B., FDM, SLA, Slm) und Projektziele (Z.B., Haltbarkeit, kosten, Ästhetik). Nachfolgend sind die sechs am häufigsten verwendeten Kategorien aufgeführt, mit Einzelheiten zu ihrer Leistung und wo sie eingesetzt werden.

1.1 Thermoplastik: Das Arbeitstier der additiven Fertigung

Thermoplaste sind die beliebtesten Materialien in AM, dank ihrer geringen Kosten, Vielseitigkeit, und Benutzerfreundlichkeit. Sie erweichen beim Erhitzen und härten beim Abkühlen aus – was sie ideal für extrusionsbasierte Technologien wie zModellierung der Ablagerung (FDM).

Schlüsseltypen & Anwendungen in der realen Welt

Kritische Tatsache: Thermoplaste machen etwa 60 % aller in der additiven Fertigung verwendeten Materialien aus (Quelle: Wohlers Report 2024), Damit sind sie die erste Wahl für die meisten Bastler und kleinen Unternehmen.

1.2 Metalle: Hochleistungsmaterialien für die industrielle AM

Der Metall-3D-Druck revolutioniert Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, Gesundheitspflege, und Automobilindustrie, weil dadurch Teile entstehen, die stabil sind, leicht, und komplex – etwas, womit die traditionelle Fertigung zu kämpfen hat. Die gebräuchlichsten AM-Technologien für Metalle sindSelektives Laserschmelzen (Slm) UndDirekter Metalllasersintern (DMLs).

Schlüsseltypen & Anwendungen in der realen Welt

• Titanlegierungen: Biokompatibel (sicher für den menschlichen Körper) und korrosionsbeständige. Wird für medizinische Implantate verwendet (Z.B., Hüftersatz) und Luft- und Raumfahrtteile. Fallbeispiel: Ein Krankenhaus arbeitete mit einem AM-Unternehmen zusammen, um maßgeschneiderte Hüftimplantate aus Titan zu drucken 12 Patienten, Verringerung der Operation von Zeit durch 45% und Verbesserung der Genesungsraten der Patienten.
• Aluminiumlegierungen: Leicht (1/3 das Gewicht des Stahls) und stark. Used for automotive frames and aerospace components. Tatsache: Boeing verwendet in seinem Flugzeug AM-Teile aus Aluminium 787 Dreamliner, Reduzierung des Flugzeuggewichts um 150 Pfund pro Flugzeug (Quelle: Boeing 2024 Nachhaltigkeitsbericht).
• Edelstahl: Korrosionsbeständig und langlebig. Used for industrial tools and food-processing equipment. Fallbeispiel: Ein Lebensmittelhersteller bedruckte Edelstahldüsen für seine Produktionslinie, Reduzierung der Wartungskosten um 30% weil die Teile dreimal länger hielten als bearbeitete Versionen.
• Kobalt-Chrom-Legierungen: Hitzebeständig und stark. Used for dental crowns and turbine blades. Tatsache: Über 50% der Zahnkronen in Europa werden mittlerweile aus Kobalt-Chrom-Legierungen 3D-gedruckt (Quelle: Europäische Zahnärztevereinigung 2024).

1.3 Photopolymere (Harze): Für höchste Präzision, Detaillierte Teile

Photopolymere (oder Harze) sind flüssige Materialien, die unter Einwirkung von UV-Licht oder Laser aushärten. Sie werden verwendetStereolithikromographie (SLA) UndDigitale Lichtverarbeitung (DLP)– Technologien, die für die Herstellung äußerst detaillierter Teile mit glatten Oberflächen bekannt sind.

Schlüsseltypen & Anwendungen in der realen Welt

• Standardharze: Niedrige Kosten, gut für Prototypen und dekorative Teile (Z.B., Schmuck, Figuren). Fallbeispiel: Ein Schmuckdesigner verwendete zum Drucken Standardharz 100+ individuelle Halskettenanhänger, So können Kunden Designs auswählen und Produkte erhalten 48 Std..
• Technische Harze: Hitzebeständig und stark. Used for functional parts like gears or electronic housings. Tatsache: Technische Harze können Temperaturen von bis zu 200 °C standhalten, Dadurch sind sie für Automobilteile unter der Motorhaube geeignet (Quelle: Formlabs 2024 Materialführer).
• Biokompatible Harze: Sicher bei Kontakt mit menschlicher Haut oder Gewebe. Used for dental models and medical device prototypes. Fallbeispiel: Eine Zahnklinik druckte biokompatible Harzmodelle der Zähne von Patienten, um kieferorthopädische Behandlungen zu planen, Reduzierung der Notwendigkeit unordentlicher Abdrücke.

1.4 Keramik: Hitzebeständig & Biokompatible Materialien

Keramik ist in der additiven Fertigung seltener als Kunststoffe oder Metalle, Sie sind jedoch für Anwendungen, die extreme Hitzebeständigkeit oder Biokompatibilität erfordern, unerlässlich. Sie werden in Technologien wie verwendetKeramische Stereolithographie (CerSLA) UndSelektives Lasersintern (Sls).

Schlüsseltypen & Anwendungen in der realen Welt

• Aluminiumoxid: Hoher Wärmewiderstand (bis 2000°C) und elektrische Isolierung. Used for industrial furnace parts and electrical components. Tatsache: Ein Kraftwerk verwendete in seinen Öfen 3D-gedruckte Aluminiumoxidteile, Verlängerung der Wartungsintervalle ab 6 Monate zu 2 Jahre (Quelle: Bericht der Energiewirtschaft 2024).
• Zirkonia: Biokompatibel und stark. Used for dental crowns and hip implant components. Fallbeispiel: A dental lab printed zirconia crowns that matched patients’ natural teeth color more accurately than traditional crowns, führt zu a 25% Erhöhung der Kundenzufriedenheit.
• Siliziumkarbid: Ultra-hard and heat-resistant. Used for aerospace turbine parts and cutting tools.

1.5 Verbundwerkstoffe: Stärken bündeln für anspruchsvolle Anwendungen

Composites are materials made by mixing two or more substances (Z.B., Plastik + Kohlefaser) to get better properties than either material alone. In AM, they’re often called “filled” materials (Z.B., carbon fiber-filled PLA) and are used to create strong, Leichte Teile.

Schlüsseltypen & Anwendungen in der realen Welt

• Carbon Fiber-Filled Plastics: Stronger and stiffer than pure plastics. Used for drone frames, Sportausrüstung (Z.B., bike parts), und Automobilkomponenten. Fallbeispiel: A bike manufacturer printed carbon fiber-filled nylon handlebars, Gewicht reduzieren durch 20% while increasing strength by 15%.
• Glass Fiber-Filled Plastics: More affordable than carbon fiber, with good strength. Used for industrial brackets and consumer goods. Tatsache: Glass fiber-filled materials can reduce part weight by up to 10% compared to pure plastics (Quelle: Stratasys 2024 Material Report).
• Metal Matrix Composites (Mmcs): Metall + Keramik (Z.B., Aluminium + Siliziumkarbid). Used for high-temperature aerospace parts.

1.6 Biobasiert & Nachhaltige Materialien: Die Zukunft von AM

As sustainability becomes a priority, more AM materials are made from renewable sources. Diese Materialien reduzieren den Abfall und den CO2-Fußabdruck, was sie für umweltfreundliche Projekte beliebt macht.

Schlüsseltypen & Anwendungen in der realen Welt

• Bio-PLA: Hergestellt aus Maisstärke oder Zuckerrohr (statt Erdöl). Biologisch abbaubar und für Verpackungen geeignet, Einwegprodukte, and prototypes. Fallbeispiel: Ein Verpackungsunternehmen verwendete Bio-PLA, um kompostierbare Lebensmittelbehälter zu drucken, seine CO2-Emissionen um reduzieren 40% im Vergleich zu Kunststoffbehältern.
• Recycelte Thermoplaste: Hergestellt aus recyceltem Plastikmüll (Z.B., PET-Flaschen). Used for low-stress parts like planters or decorative items. Tatsache: Using recycled plastics in AM can reduce material costs by up to 30% (Quelle: Circular Economy Institute 2024).
• Algae-Based Resins: Made from algae (a renewable resource). Biodegradable and used for prototypes and art projects.

2. So wählen Sie das richtige Material für Ihr additives Fertigungsprojekt aus

Choosing a material isn’t just about picking something “strong” or “cheap”—it requires matching the material’s properties to your project’s needs. Befolgen Sie diese vier Schritte, um die richtige Wahl zu treffen:

Schritt 1: Definieren Sie Ihre Projektziele

Fragen Sie sich:

• Is the part funktional (Z.B., a gear that needs to withstand pressure) oder dekorativ (Z.B., eine Figur)?
• Will it be exposed to Hitze, Feuchtigkeit, oder Chemikalien (Z.B., under-the-hood car parts vs. Innenprototypen)?
• Does it need to be leicht (Z.B., Luft- und Raumfahrtteile) oder Hochleistungs (Z.B., Industriewerkzeuge)?
• What’s your Budget? Metals cost more than plastics, but they last longer for high-stress applications.

Beispiel: If you’re printing a prototype for a new water bottle, you’d prioritize food-safe, water-resistant materials like PETG—not a heat-resistant metal (which would be overkill and expensive).

Schritt 2: Passen Sie das Material an Ihre AM-Technologie an

Not all materials work with every 3D printer. Zum Beispiel:

• FDM printers use thermoplastics (PLA, ABS, Petg).
• SLA/DLP printers use resins.
• SLM/DMLS printers use metals.

Häufiger Fehler: Trying to print metal on an FDM printer (it won’t work—FDM machines can’t reach the high temperatures needed to melt metal). Always check your printer’s material compatibility first.

Schritt 3: Berücksichtigen Sie die Nachbearbeitungsanforderungen

Some materials require extra work after printing (Z.B., Schleifen, Malerei, oder Wärmebehandlung) to meet your standards. Zum Beispiel:

• Resin parts need to be washed in isopropyl alcohol and cured under UV light.
• Metal parts may need sanding to remove rough edges.

Tipp: If you’re short on time, choose materials that need minimal post-processing (Z.B., PLA, which often looks smooth right off the printer).

Schritt 4: Suchen Sie nach Industriestandards

If you’re working in a regulated industry (Z.B., Gesundheitspflege, Luft- und Raumfahrt), your material must meet specific standards. Zum Beispiel:

• Medical implants need to be Biokompatibel (tested to ensure they don’t harm the body).
• Aerospace parts need to meet ASTM or ISO standards for strength and heat resistance.

Fallbeispiel: A medical device company had to switch from standard PLA to a biocompatible resin for a surgical tool prototype, as the standard PLA didn’t meet FDA requirements.

3. Trends, die die Zukunft von Materialien in der additiven Fertigung prägen

The AM material landscape is evolving fast, with new innovations making 3D printing more versatile and sustainable. Here are three key trends to watch:

3.1 Intelligente Materialien: Teile, die auf ihre Umgebung reagieren

Smart Materialien (also called “responsive materials”) change properties when exposed to stimuli like heat, Licht, oder Feuchtigkeit. Zum Beispiel:

• Shape-memory alloys (SMAs) can “remember” their original shape and return to it when heated. They’re being used for self-healing aerospace parts—if a part bends, heating it fixes the damage.
• Hydrogele (water-absorbing polymers) are used in medical applications, like wound dressings that expand to fit the wound.

Tatsache: The global smart materials market for AM is expected to grow by 28% annually through 2030 (Quelle: Grand View Research 2024).

3.2 Nachhaltig & Kreislaufmaterialien

As companies aim to reduce waste, more AM materials are being designed for circularity (i.e., reuse and recycling). Beispiele sind:

• Recycled metal powders: In metal AM, unused powder can be collected and reused, reducing waste by up to 90% (Quelle: Metal AM Magazine 2024).
• Biodegradable composites: Materials like hemp-filled PLA that break down in compost, ideal for packaging and disposable products.

Fallbeispiel: A furniture company now uses 100% recycled PETG to print custom chair legs, cutting its plastic waste by 50% und ökologische Kunden ansprechen.

3.3 Maßgeschneiderte Materialmischungen

Advancements in AM technology are allowing manufacturers to create “tailored” materials—blends of two or more substances designed for a specific use. Zum Beispiel:

• A aerospace company created a custom aluminum-titanium blend that’s lighter than aluminum and stronger than titanium, perfect for jet engine parts.
• A sports brand blended carbon fiber with a flexible polymer to make bike frames that are strong Und Schockabsorben.

4. Die Perspektive von Yigu Technology auf Materialien in der additiven Fertigung

Bei Yigu Technology, we believe that materials are the backbone of additive manufacturing’s growth—they turn innovative designs into real-world solutions. Im Laufe der Jahre, we’ve seen firsthand how the right material can transform a project: from helping a startup print affordable prototypes with PLA to supporting an aerospace client with high-performance titanium parts.

Sustainability is a key focus for us. We’re increasingly advising clients to adopt recycled or bio-based materials, not just to reduce their environmental impact, but also to cut costs (recycled materials often cost less than virgin ones). We’ve also noticed a rise in demand for smart materials—especially in healthcare and automotive—where parts that respond to their environment can improve safety and efficiency.

Letztlich, the future of AM isn’t just about better printers—it’s about better materials. As new options emerge, we’ll continue to help our clients navigate this landscape, ensuring they choose materials that align with their goals, Budget, and values.

FAQ: Häufige Fragen zu Materialien, die in der additiven Fertigung verwendet werden

Q1: Welches ist das günstigste Material für die additive Fertigung??

PLA is the cheapest common material, with prices ranging from $20–$50 per kilogram. It’s ideal for hobbyists, Studenten, and low-stress prototypes.

Q2: Kann ich recycelte Materialien im 3D-Druck verwenden??

Ja! Recycled thermoplastics (Z.B., HAUSTIER, ABS) and recycled metal powders are widely available. Just make sure the recycled material is compatible with your printer—some recycled plastics may have impurities that affect print quality.

Q3: Sind 3D-gedruckte Metallteile genauso stabil wie bearbeitete Metallteile??

In den meisten Fällen, yes—sometimes even stronger. SLM/DMLS metal parts are dense (99.9% density for titanium) and have uniform strength, whereas machined parts can have weak spots from cutting.Tatsache: 3D-printed stainless steel parts have a tensile strength of 550 MPA, im Vergleich zu 500 MPa for machined stainless steel (Quelle: ASTM International 2024).

Q4: Welches ist das biokompatibelste AM-Material??

Titanium alloys and certain resins (Z.B., Formlabs BioMed Resin) are the most biocompatible. They’re approved by the FDA for use in medical implants like hip replacements and dental crowns.

F5: Kann ich verschiedene Materialien in einem 3D-Druck mischen??

Some printers (Z.B., dual-extruder FDM printers) let you mix two thermoplastics (Z.B., PLA and TPU for a flexible-rigid part). Jedoch, mixing metals or resins is more complex and usually requires specialized equipment.