Ist PLA wasserdicht? Was passiert eigentlich, wenn Ihr Druck nass wird?

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Sie haben eine Spule PLA und einen Drucker und möchten einen Pflanzkübel, eine Seifenschale oder etwas für den Garten herstellen. Dann halten Sie inne und fragen sich, ob er den ersten Spülgang überstehen wird.

Gibt man „Ist PLA wasserdicht?“ ein, lautet fast jedes Ergebnis nein. Dann stößt man auf den Thread im Subreddit r/3Dprinting mit 2,482 Upvotes, in dem jemand absichtlich nur eine 0.2 mm dünne untere Schicht gedruckt hat, damit Wasser langsam durchsickert und in einen Blumentopf sickert. Tage später war immer noch kein Tropfen Wasser durchgesickert.

Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen und ist hilfreicher als jede der beiden Antworten. Hier erfahren Sie, wie Sie mit der Spule, die bereits auf Ihrem Schreibtisch liegt, einen wasserdichten Ausdruck erhalten und wann Sie besser aufgeben und sich etwas anderes kaufen sollten.

Ist PLA wasserdicht? Das kommt darauf an, welche Frage man stellt.

PLA ist ein Material, das Wasser gut verträgt. Es löst sich nicht auf, quillt nicht auf und verrottet nicht, wenn es bei Raumtemperatur in einem Eimer steht.

Die Verwirrung rührt daher, dass PLA als kompostierbarer Kunststoff gilt. Diese Annahme ist nur teilweise richtig und beruht auf einem Missverständnis. PLA wird erst ab 60 °C biologisch abbaubar, und selbst in einer heißen Kompostieranlage oder auf einer Deponie dauert der Abbau zwischen einem und zwei Jahren, manchmal sogar bis zu zehn Jahren. Ihre Küchenspüle, Ihr Untersetzer für Blumentöpfe und eine Woche Regen reichen dafür bei Weitem nicht aus.

Wenn also behauptet wird, PLA sei nicht wasserdicht, wird etwas anderes beschrieben: Der Druck ist undicht. Das ist ein Problem mit der Geometrie und den Einstellungen, das auf einem ansonsten absolut wasserbeständigen Kunststoff beruht.

Hinter dem Begriff „wasserdicht“ verbergen sich drei unterschiedliche Fragen, und die Vermischung dieser Fragen ist der Grund, warum sich die Ratschläge im Internet so oft widersprechen. Zersetzt sich das Material? Ist das Bauteil undicht? Dringt Wasser in die Wände ein? Die Antworten lauten: nein, manchmal und ja.

Wasserdicht vs. wasserfest: Zwei unterschiedliche Versprechen

Wasserdicht bedeutet, dass es Wasser hält, ohne auszulaufen. Wasserdicht bedeutet, dass es längeres Eintauchen in Wasser übersteht. Ein vasenförmiger Becher kann auf dem Schreibtisch wasserdicht sein, aber in 30 Metern Tiefe unter Wasser dennoch undicht werden.

Das meiste, was Sie suchen, fällt in die erste Kategorie: Pflanzgefäße, Seifenschalen, Untersetzer, Gartenstecker. Das sind wasserdichte Lösungen, die sich beheben lassen.

Warum FDM-Drucke überhaupt auslaufen

Ihr Druck ist nicht massiv. Er besteht aus einer Hülle aus Wänden, die ein Füllgitter umschließt, und Wasser dringt durch die Lücken zwischen den extrudierten Linien und zwischen den Schichten ein.

Das ist der gesamte Mechanismus. Der Kunststoff ist wasserdicht, die Konstruktion jedoch nicht.

Das lässt sich mit einer einzigen Variable beweisen. Der Taboretum-Kanal druckte denselben Behälter zweimal auf demselben Drucker mit demselben Filament und änderte dabei nur die Slicer-Einstellungen. Die Version mit den Standardeinstellungen war undicht. Die optimierte Version war dicht.

Leckagen treten in einer vorhersehbaren Reihenfolge auf. Zuerst versagt die unterste Schicht, dann die Z-Naht, an der jede Schicht beginnt und endet, dann die Schichtverbindungen und schließlich die Spalten zwischen benachbarten Wandlinien.

Bevor Sie den Druck selbst verantwortlich machen, überprüfen Sie die daran befestigten Teile. Als der Kanal „Space Cowboy“ einen 3D-gedruckten Druckluftbehälter baute, traten die ersten Lecks unterhalb des Manometeranschlusses auf. Die gedruckte Wand selbst hielt stand. Gewinde, Einsätze und O-Ring-Dichtungen sind die üblichen Verdächtigen und lassen sich deutlich einfacher reparieren als eine poröse Hülle.

Der 0.2 mm Boden, der sich weigerte, auszulaufen

Dieser Reddit-Thread verdient einen zweiten Blick, denn er liefert den eindeutigsten Beweis dafür, dass ein Leck nicht unvermeidlich ist. Der Verfasser wünschte sich ein langsames Leck. Er entwarf eine einzelne 0.2 mm dünne Bodenschicht, damit das Wasser über mehrere Tage in den Boden sickern konnte.

Es hielt. „Überhaupt nicht das, was ich aufgrund dessen, was ich über die Wasserdichtigkeit von 3D-Drucken gehört hatte, erwartet hatte“, schrieben sie. Fast 500 Kommentare gingen ein, die meisten davon gleichermaßen überrascht.

Moderne Drucker mit guten ersten Schichten erzeugen eine dichtere Unterseite, als es die allgemeine Annahme vermuten lässt.

Wie tief, wie lange: Was Drucktests zeigen

Für Gegenstände auf Ihrem Schreibtisch oder Balkon spielt die Wassertiefe keine Rolle. Druck und Einwirkzeit sind die beiden entscheidenden Faktoren, ob Wasser eindringt.

Das Team von CPSdrone, das Unterwasserdrohnen baut, testete FDM-Bauteile in einer Druckkammer und wog sie anschließend. Die Ergebnisse liefern eine Skala, die in den meisten Anleitungen völlig außer Acht gelassen wird.

Lesen Sie die erste Zeile noch einmal. In der Tiefe eines tatsächlichen Pflanzgefäßes oder eines Aquariums nahm ein herkömmlicher FDM-Druck überhaupt nichts auf.

Das Wasser fließt nicht einfach hindurch. Es sammelt sich in den Wänden.

Dasselbe Team testete ein massives Bauteil ohne jeglichen Hohlraum. Es nahm nach zehn Minuten 25 g und nach zwanzig Stunden 41 g zu.

Das Wasser konnte nirgendwo anders hin als in das Wandmaterial selbst. Daher kann ein Bauteil von innen völlig trocken aussehen und dennoch Feuchtigkeit in seiner Struktur enthalten. Bei Geräten mit Elektronik ist das wichtiger als ein sichtbarer Tropfen.

Harzdrucke sind auch nicht die Abkürzung.

Harz wird als dichte, porenfreie Alternative empfohlen. Dieselbe Testreihe belegt jedoch das Gegenteil. Mit 0.8 mm Wandstärke gedruckte Harzteile wiesen Löcher auf, wurden spröde und versagten bereits bei geringerem Druck als ein mit einem Porenversiegler behandeltes FDM-Teil.

Druckeinstellungen, die PLA wasserfest machen

Die meisten Lecks sind auf einen Fehler im Slicer zurückzuführen, und deren Behebung ist kostenlos. Sechs Einstellungen erledigen fast die gesamte Arbeit.

Wandanzahl. Beginnen Sie mit zwei Wänden. Ein einfacher Zylinder mit einer einzigen 0.5 mm Wandstärke hielt im Test der 3D Printer Academy auf einem Bambu Lab P1S das Wasser problemlos. Eine Gießkanne in Originalgröße mit derselben Wandstärke war jedoch undicht, da die größere und komplexere Form die Haftung der Schichten beeinträchtigte. Durch die Verwendung von zwei Wänden und die direkte Anordnung der inneren und äußeren Wandstärke wurde die Gießkanne vollständig wasserdicht.

Temperatur. Drucken Sie mit der maximalen Temperatur Ihres Filaments, etwa 210 °C für Standard-PLA. Vollständig geschmolzener Kunststoff verbindet sich besser zwischen den Schichten, und schwache Verbindungen können zu Undichtigkeiten führen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie heiß Ihre Filamentrolle ist, beginnen Sie mit der richtigen Düsentemperatur für PLA und erhöhen Sie diese schrittweise.

Linienbreite. Stellen Sie die Extrusionsbreite auf etwa 200 % Ihres Düsendurchmessers ein, also 0.8 mm breite Linien bei einer 0.4-mm-Düse. Orca und Bambu Studio führen die Einstellung der Linienbreite unter „Qualität“, PrusaSlicer unter „Erweitert“ in den Druckeinstellungen. Dickere Linien bedeuten eine größere Kontaktfläche, an der benachbarte Extrusionsbahnen miteinander verschmelzen.

Geschwindigkeit. Reduzieren Sie sie auf etwa die Hälfte Ihrer normalen Geschwindigkeit. Ein Hotend kann nur eine bestimmte Menge Kunststoff pro Sekunde schmelzen, und breite Linien bei voller Geschwindigkeit führen genau dort zu Unterextrusion, wo Sie diese nicht wünschen.

Flussrate. Stellen Sie die Flussrate der unteren Schichten auf 120 % und die der restlichen auf 100 % ein. In Orca und Bambu Studio finden Sie diese Einstellung unter „Qualität als Flussrate“, in PrusaSlicer unter „Filamenteinstellungen“ im Menüpunkt „Extrusionsmultiplikator“. Einige PrusaSlicer-Profile verwenden einen Extrusionsmultiplikator von 95 %, was absichtlich zu einer Unterextrusion von 5 % führt. Allein das reicht aus, um einen porösen Boden zu erzeugen.

Einziehen. Begrenzen oder deaktivieren. Jedes Einziehen birgt das Risiko einer kleinen Lücke an der Naht, und Lücken, die sich über mehrere Lagen hinweg summieren, bilden einen Kanal.

Wenn Sie lieber von einer bewährten Ausgangsbasis ausgehen möchten, anstatt zu raten, bietet Ihnen der Druckeinstellungsfinder ein Startprofil nach Material und Düse.

Wann der Vasenmodus die einfache Lösung ist (und wann nicht)

Im Vasenmodus wird das gesamte Objekt als eine durchgehende Spirale gedruckt, wodurch die Z-Naht vollständig entfällt. Für eine Tasse, eine Vase oder einen einfachen Pflanztopf ist dies der schnellste Weg zu wasserdichten Wänden.

Es funktioniert nur, wenn jede Schicht eine geschlossene Schleife bildet. Jede Form, die sich in zwei Bereiche aufteilt, führt zu einem Fehler. Und die Unterseite wird weiterhin als gestapelte Linien gedruckt, daher muss hier die gleiche Materialflussrate beachtet werden wie bei jedem anderen Druckvorgang.

Warum das Erhöhen der Füllmenge auf 100 % mehr kostet als es behebt

Eine massive Füllung erscheint als naheliegende Lösung. Prüfen Sie aber zunächst die Kosten. Im Test der 3D Printer Academy kostete eine Wand 5.34 $, zwei Wände 6.90 $, drei Wände 8.16 $, vier Wände 8.58 $ und eine komplett massive Füllung 12.90 $.

Eine vergleichbare Gießkanne kostet etwa 10 Dollar. Die optimierte doppelwandige Ausführung war für unter 7 Dollar erhältlich und war dicht. Die einwandige Variante ist teurer als die doppelwandige und bietet keine zusätzlichen Vorteile.

Was Beschichtungen tatsächlich bewirken (und was nicht)

Beschichtungen beheben Undichtigkeiten. Sie lösen jedoch kein Hitzeproblem und haben kaum Einfluss auf die Festigkeit. Zu wissen, welche dieser drei Eigenschaften man beim Kauf berücksichtigt, erspart viel Enttäuschung.

Epoxidharz: Das, was zuverlässig abdichtet

Igor von My Tech Fun überprüfte die Behauptungen über Epoxidharz anhand von Geräten mit BQ Silk PLA und Smooth-On XTC-3D. Das Ergebnis hinsichtlich der Wasserdichtigkeit war eindeutig. Zwei Becher im Vasenmodus, einer beschichtet, einer unbeschichtete: Der beschichtete Becher blieb auf dem darunterliegenden Papier vollständig trocken, während der unbeschichtete Becher undicht wurde. Eine Beschichtung der Außenseite allein reichte aus.

Die anderen Behauptungen bestätigten sich deutlich weniger. Die Zugfestigkeit verbesserte sich lediglich um 4 bis 10 %, weniger als erwartet. Die Hitzebeständigkeit blieb nahezu unverändert: Das beschichtete PLA begann sich bei 53 °C zu verformen, im Vergleich zu 51 °C beim unbeschichteten PLA.

Zwei Grad. Das ist der gesamte Vorteil, was bedeutet, dass eine Epoxidschicht verhindert, dass heißer Kaffee auf Ihrem Druck haften bleibt.

Die eigentliche Herausforderung liegt im Auftragen. Er hatte Mühe, die Hälfte eines Benchy sauber zu beschichten, da die kleinen Spalten schwer zu erreichen waren; komplizierte Geometrien bedeuten also Nadellöcher, wenn man nicht geduldig ist.

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Chemische Porenversiegelungsmittel: Das extreme Ende

Wenn Sie ein Bauteil benötigen, das auch größeren Belastungen standhält, sind chemische Porenversiegler im Hobbybereich unübertroffen. Die Tests von CPSdrone haben ein behandeltes FDM-Bauteil 62 Stunden lang einem Druck von 9 bar ausgesetzt – praktisch ohne jegliche Leckage. Das ist das härteste Ergebnis, das ich bisher für ein Desktop-gedrucktes Bauteil gesehen habe.

Das Verfahren besteht aus Einweichen und anschließendem langem Trocknen. Die chemischen Prozesse wirken im Inneren der Poren und verschließen diese dort, sodass kein Oberflächenfilm diese Wirkung entfalten muss.

Klarsprays: Gut geeignet für Regen, nicht zum Durchnässen.

Die beiden Produkte, nach denen auf Reddit am häufigsten gefragt wird, sind Rust-Oleum Klarlack und Gorilla Sprühversiegelung. Beide bieten einen leichten Schutz. Sie halten Regen an einem Gartenzwerg problemlos ab und bieten einen gewissen UV-Schutz.

Beide Hersteller haben keine Vergleichsdaten zur Wasserdichtigkeit veröffentlicht, daher sollten Sie sie als Wetterschutz betrachten. Wenn Ihr Bauteil stehendes Wasser aushalten muss, ist Epoxidharz die richtige Wahl. Dasselbe gilt für das Lackieren von 3D-Drucken , wo die Grundierung den größten Teil der Arbeit übernimmt.

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Entwerfen Sie eine Leckagemöglichkeit, anstatt sie abzudichten.

Der zuverlässigste wasserdichte Druck ist einer, der so konstruiert ist, dass kein Wasser eindringen kann. Slant 3D fertigt elektrische Gehäuse für Lagerhallen und Außengeräte ganz ohne Dichtungen und setzt dabei auf die Geometrie, um Wasser fernzuhalten.

Ihr Verfahren nutzt eine Nut mit einer Lippe, die Wasser auffängt, es in einen internen Kanal leitet und über Austrittsöffnungen abführt. Das Wasser dringt nicht ins Innere ein, da es einen leichteren Weg hat. Diese innere Nut weist Hinterschneidungen auf, die mit keiner Form erzeugt werden könnten – genau die Art von Geometrie, die der 3D-Druck hervorragend beherrscht.

Es gibt eine Grenze, und das sagen sie auch: Wenn man den Abflusskanal mit genügend Druck oder Wassermenge überlastet, dringt das Wasser trotzdem durch.

Eine einfachere Lösung ist die Verwendung einer kleinen TPU-Dichtung, mit der ein gedruckter Behälter vollständig unter Wasser getaucht werden kann, ohne dass der Inhalt trocken bleibt. Und falls Sie sich fragen, wie hoch der Druck maximal sein kann: Der Space Cowboy-Drucklufttank hielt 100 PSI stand und war dabei absolut luftdicht. Für Außengehäuse, die der Sonne ausgesetzt sind, eignet sich ASA-Filament hervorragend für diese Konstruktionsweise.

Heißes Wasser und Sonnenlicht zerstören PLA schneller als Wasser jemals könnte.

Wasser bei Raumtemperatur ist für PLA nahezu unschädlich. Hitze und UV-Strahlung hingegen beenden seine Lebensdauer, und beides tritt schneller ein, als die meisten Menschen erwarten.

Warum der Geschirrspüler tabu ist

Im My Tech Fun-Labortest beginnt PLA sich bei etwa 51 °C zu verformen. Ein Geschirrspüler läuft deutlich länger, und auch ein Autoarmaturenbrett erreicht im Sommer Temperaturen, die weit darüber liegen.

Eine Beschichtung allein reicht hier nicht aus. Die epoxidbeschichtete Probe verschob die Temperaturschwelle auf 53 °C – ein vernachlässigbarer Unterschied. Teile, die heißem Wasser oder einem heißen Auto ausgesetzt sind, benötigen hitzebeständiges Filament . Ein besseres Dichtungsmittel allein reicht nicht aus.

Wie lange überlebt die PLA im Freien?

Sonnenlicht wirkt langsam und dann plötzlich. UV-Strahlung versprödet PLA innerhalb von ein bis zwei Saisons. Das Bauteil bricht unter einer Belastung, die es zuvor problemlos aushielt, obwohl es noch einwandfrei aussieht.

PETG ist im Außenbereich deutlich langlebiger. Die PETG-Kamerahalterungen eines Herstellers haben mehrere kalte Winter und heiße Sommer ohne jegliche Abnutzungserscheinungen überstanden, und Slant 3D liefert PETG-Gehäuse, die trotz geringerer UV-Beständigkeit als ASA jahrelang im Freien halten. Wenn Sie sich für PETG entscheiden, wählen Sie die opake Variante gegenüber der halbtransparenten: Sie ist UV-beständiger und vergilbt weniger.

Diese beiden Schwächen – geringe Hitzebeständigkeit und schlechte UV-Stabilität – sind die ehrliche Antwort auf die Frage, was an PLA problematisch ist. Wasser ist nicht der Grund dafür.

Wann man den Kampf beenden und den Glühfaden wechseln sollte

Das Material sollte gewechselt werden, wenn das Bauteil längere Zeit unter Wasser steht, direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist oder mit heißem Wasser in Berührung kommt. In allen anderen Fällen ist die Anpassung der Einstellungen günstiger und schneller.

PETG oder ASA: Wählen Sie nach Sonnenlicht, nicht nach Wasser.

Beide Materialien sind wasserbeständig, daher ist die Sonneneinstrahlung ausschlaggebend. ASA ist in puncto UV-Beständigkeit klar im Vorteil, während PETG einfacher zu verarbeiten und pro Spule günstiger ist. ASA bietet zudem eine höhere Schlagfestigkeit als PC PBT und kann mit Aceton dampfgeglättet werden, allerdings ist hierfür eine Schutzkabine erforderlich, um Verzug zu vermeiden.

Die meisten, die sich diese Frage stellen, sollten mit PETG beginnen. Die besten PETG- Filamentempfehlungen decken ab, was sich zu kaufen lohnt, und der Filament-Auswahl-Assistent hilft bei der Eingrenzung der Auswahl nach Anwendungsfall, falls man sich nicht entscheiden kann.

Ein ehrlicher Hinweis, bevor Sie etwas ausgeben: Wenn Sie nur einen Pflanzkasten für den Balkon benötigen, reicht der PLA-Kübel mit zwei Wänden und 120 % Durchfluss von unten völlig aus. Sie müssen dafür also kein Geld ausgeben.

Kann man aus einem PLA-Druck trinken?

Behandeln Sie dies grundsätzlich als Nein. Schichtfugen sind mikroskopisch kleine Spalten, in denen sich Bakterien ansiedeln, und das Versiegeln des Bauteils beseitigt dieses Hygieneproblem nicht.

Prinzipiell kann eine Epoxidbeschichtung einen 3D-Druck genauso leicht zu reinigen machen wie ein Spritzgussteil, und Igors universitäre Zusammenarbeit hat genau das bestätigt. Die Bedingungen sind jedoch streng: lebensmittelechtes Epoxidharz, lebensmittelechtes Filament, ein sauberer Drucker, korrektes Mischen und Aushärten sowie eine Beschichtung ohne Risse oder Löcher. Fehlt eine dieser Bedingungen, ist das Argument hinfällig.

Die praktische Lösung für eine Wasserflasche oder einen Krug ist, das lebensmittelgeeignete Gefäß zu kaufen und die Halterung, die es hält, selbst auszudrucken.

FAQ

Wie lange ist PLA in Wasser haltbar?

Das Material selbst ist bei Raumtemperatur unbegrenzt haltbar. PLA benötigt Kompostierungstemperatur, um biologisch abbaubar zu werden; ein Eimer, ein Teich oder ein Untersetzer für Blumentöpfe reichen also nicht aus, um es zu zersetzen. Was sich mit der Zeit verändert, ist das allmähliche Eindringen von Wasser in die Wandstruktur. Dies ist für geschlossene Elektronikgeräte relevant, für andere Anwendungen jedoch kaum.

Was passiert, wenn PLA nass wird?

Ein fertiger Druck wird nass, ohne dass etwas passiert. Bei unbedrucktem Filament ist es genau umgekehrt: PLA auf der Spule zieht Feuchtigkeit aus der Luft und lässt sich anschließend schlecht drucken, mit Fadenbildung und schwachen Schichten. Trocknen Sie die Spule, das fertige Bauteil ist dann kein Problem.

Welches 3D-Filament ist wasserdicht?

Kein Filament ist im Druckzustand von sich aus wasserdicht. Die Leckagepfade verlaufen zwischen den Extrusionslinien, und diese Schwäche teilen alle Kunststoffe. PETG, ASA, PP und TPU sind als Materialien wasserbeständig. Dennoch benötigen sie ausreichend dicke Wände und eine ausreichende Durchflussrate, um zuverlässig wasserdicht zu sein.

Kann man PLA beschichten, um es wasserdicht zu machen?

Ja. Mit dem Pinsel aufzutragendes Epoxidharz wie XTC-3D dichtete in Labortests vasenförmige Becher vollständig ab, während unbeschichtete Becher undicht waren. Eine Beschichtung der Außenseite allein reichte aus. Chemische Porenversiegler sind noch wirksamer und haben 62 Stunden lang einem Druck von 9 bar standgehalten. Klarlacke zum Sprühen bieten Wetterschutz, sollten aber nicht in stehendem Wasser verwendet werden.

Wie lange ist PLA im Außenbereich haltbar?

Mit UV-bedingter Versprödung ist nach ein bis zwei Saisons zu rechnen, bei starker Sonneneinstrahlung geht es schneller. Schäden äußern sich durch Rissbildung unter normaler Belastung, oft bevor eine Farbveränderung sichtbar ist. PETG verlängert diese Lebensdauer auf Jahre, und ASA ist das Material der Wahl für dauerhafte Außeninstallationen.

Ist PLA nach dem Drucken wasserdicht?

Der Druckvorgang verändert nichts an der Wasserbeständigkeit des Kunststoffs, daher bleibt das Ergebnis vorher und nachher gleich. Entscheidend für die Dichtigkeit des Bauteils ist die Wandstärke, der Materialfluss der unteren Schicht, die Qualität der Z-Naht und die Komplexität der Form.

Ist PETG wasserdicht?

PETG ist wasserbeständiger als PLA und verträgt heißes Wasser deutlich besser, mit einem um etwa 25 °C höheren Wärmeformpunkt. Bei dünnen Wänden und Standardfluss tritt jedoch weiterhin Wasser durch die gleichen Schichtspalten aus. Die Materialwahl erhöht die Möglichkeiten, die Einstellungen bestimmen aber weiterhin das Endergebnis.