3D-Druck mit PLA-Filament
PLA ist für die meisten Anwender der Einstieg in den FDM-3D-Druck – und bleibt danach oft das Standardmaterial. Es druckt sich unkompliziert, verzieht sich kaum und kommt ohne geschlossenen Bauraum aus. Genau diese Gutmütigkeit führt aber dazu, dass PLA häufig unterschätzt wird: Wer die tatsächlichen Kennwerte kennt, holt spürbar mehr aus dem Material heraus – und weiss vor allem, wo es nichts zu suchen hat.
In diesem Beitrag schauen wir uns an, woraus PLA besteht, welche Werte die Hersteller in ihren Datenblättern wirklich angeben, welche Einstellungen den Unterschied machen und was «biologisch abbaubar» in der Schweiz konkret bedeutet.
Was PLA eigentlich ist
PLA steht für Polylactid, umgangssprachlich Polymilchsäure. Es ist ein thermoplastischer Polyester, der nicht aus Erdöl, sondern aus pflanzlichem Zucker hergestellt wird. Als Ausgangsstoffe dienen unter anderem Maissirup, Kartoffeln und Zuckerrohr. Das BAFU nennt als typische Rohstoffe biobasierter Kunststoffe Zuckerrohr, Zuckerrüben und Mais.
Der Weg zum Filament läuft in mehreren Stufen ab:
- Milchsäurebakterien vergären den Pflanzenzucker zu Milchsäure – bei der sogenannten Homofermentation macht Milchsäure über 90 % der Produkte aus
- die gereinigte Milchsäure wird unter Vakuum und Hitze zu Oligomeren kondensiert
- diese werden anschliessend zu Lactid depolymerisiert, dem ringförmigen Dimer der Milchsäure
- durch ringöffnende Polymerisation entstehen daraus lange Polylactid-Ketten – für die Grossproduktion ist das der bevorzugte Weg, weil sich damit hohe Molekulargewichte erreichen lassen
Wichtig für alles Weitere: biobasiert und bioabbaubar sind zwei verschiedene Dinge. Das BAFU weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Begriffe regelmässig verwechselt werden. Woraus ein Kunststoff gemacht ist, sagt noch nichts darüber aus, wie er sich entsorgen lässt. Dazu weiter unten mehr.
Die Kennwerte, die im Alltag zählen
Statt allgemeiner Faustregeln lohnt ein Blick in die Datenblätter zweier verbreiteter Filamente – Prusament PLA von Prusa Polymers und PLA Basic von Bambu Lab:
- Dichte: 1,24 g/cm³ (ISO 1183, beide Hersteller; Fiberlogy nennt für Easy PLA denselben Wert)
- Glasübergangstemperatur: 60 °C bei Bambu Lab (DSC), 55–60 °C bei Fiberlogy
- Schmelztemperatur: 160 °C (Bambu Lab, DSC)
- Vicat-Erweichungstemperatur: 57 °C (Bambu Lab, ISO 306)
- Wärmeformbeständigkeit (HDT, ISO 75): 57 °C bei 0,45 MPa und 54 °C bei 1,80 MPa (Bambu Lab); Prusa gibt für beide Lastfälle 55 °C an
- E-Modul: 2580 ± 220 MPa in X-Y und 2060 ± 170 MPa in Z (Bambu Lab, ISO 527); Prusa nennt 2,3–2,4 GPa
Der aufschlussreichste Punkt versteckt sich im Vergleich der Druckrichtungen. Bambu Lab misst dieselbe Rezeptur einmal liegend und einmal stehend gedruckt:
- Zugfestigkeit: 35 ± 4 MPa in X-Y gegenüber 31 ± 3 MPa in Z
- Biegefestigkeit: 76 ± 5 MPa gegenüber 59 ± 6 MPa
- Bruchdehnung: 12,2 ± 1,8 % gegenüber 7,5 ± 1,3 %
- Schlagzähigkeit: 26,6 ± 2,8 kJ/m² gegenüber 13,8 ± 0,9 kJ/m²
Über die Schichtgrenzen hinweg bricht vor allem die Schlagzähigkeit ein – bei Bambu PLA Basic auf rund die Hälfte. Orientiere die Belastungsrichtung deshalb wenn immer möglich in der Druckebene. Prusa gibt für Prusament PLA zusätzlich eine Schichthaftung von 17 ± 3 MPa an, allerdings nach einer eigenen, herstellerspezifischen Methode – dieser Wert lässt sich nicht direkt mit ISO-Zugfestigkeiten verrechnen.
Warum die Herstellerangaben so weit auseinanderliegen
Wer verschiedene Datenblätter nebeneinanderlegt, findet für dieselbe Materialklasse Zugfestigkeiten zwischen rund 30 und 60 MPa. Das liegt selten am Material allein, sondern fast immer am Prüfzustand:
- Filament oder Bauteil: Prusa gibt für das Filament selbst 57 ± 1 MPa an, für gedruckte Prüfkörper 51 ± 3 MPa (horizontal) und 59 ± 2 MPa (vertikal xz).
- Prüfnorm: Fiberlogy nennt für Easy PLA 60 MPa Zugfestigkeit an der Streckgrenze, 81 MPa Biegefestigkeit und 3500 MPa Zug-E-Modul – gemessen nach ASTM D882, D790 und E2092. Das sind Materialkennwerte aus Folien- und Normprüfungen, keine Werte an gedruckten Bauteilen. Genau deshalb liegen sie höher.
- Vorbehandlung: Bambu Lab tempert und trocknet die Prüfkörper vor der Messung acht Stunden bei 55 °C und druckt sie mit 100 % Infill. Dein Bauteil mit 15 % Gyroid-Infill verhält sich anders.
Die praktische Konsequenz: Vergleiche Zahlen nur, wenn Prüfnorm, Druckrichtung und Zustand übereinstimmen. Ein höherer Katalogwert bedeutet nicht automatisch ein stabileres Teil.
Wärme ist die eigentliche Grenze von PLA
Nicht die Festigkeit begrenzt PLA im Alltag, sondern die Temperatur. Der Glasübergang liegt bei rund 60 °C, die Wärmeformbeständigkeit je nach Typ bei 54 bis 57 °C. Oberhalb dieses Bereichs verliert das Material seine Steifigkeit, ohne zu schmelzen – es beginnt schlicht nachzugeben. Prusa formuliert es in seiner Wissensdatenbank direkt: PLA wird über 60 °C weich und verformt sich.
Konkret heisst das für typische Einsatzorte:
- Fahrzeuginnenraum im Sommer, Fensterbank in der Südsonne, Nähe von Heizkörpern oder Netzteilen: ungeeignet
- Gehäuse, Halterungen und Vorrichtungen im Innenraum ohne nennenswerten Wärmeeintrag: unproblematisch
- Küche, Bad, Motorraum, Aussenbereich mit direkter Sonne: besser PETG, ASA oder ABS
Der Effekt betrifft übrigens auch das Zubehör: Bambu Lab gibt für die Spule aus ABS eine Temperaturbeständigkeit von 70 °C an. Eine Filamentrolle im Auto liegenzulassen, kann also nicht nur das Filament ruinieren.
Tempern: mehr Hitzebeständigkeit aus demselben Material
PLA lässt sich nachträglich thermisch behandeln. Bambu Lab empfiehlt für Drucke aus PLA Basic ein Tempern bei 50 bis 60 °C über 6 bis 12 Stunden und weist gleichzeitig darauf hin, dass sich Bauteile dabei verziehen können – abhängig von Grösse, Struktur, Infill und Druckeinstellungen. Vorgeschrieben ist ein Ofen mit ausreichendem Volumen und gleichmässiger Temperaturverteilung, etwa ein Umluft-Trockenofen; Mikrowellen- und Küchenöfen sind laut Hersteller nicht geeignet.
Wie viel dabei grundsätzlich möglich ist, zeigen spezielle Hochtemperatur-Typen. Polymaker veröffentlicht für sein HT-PLA eine Wärmeformbeständigkeit (ISO 75, 0,45 MPa) von 61,4 °C im Druckzustand und 107,2 °C nach dem Tempern; bei 1,80 MPa steigt der Wert von 58,6 °C auf 71,7 °C. Diese Zahlen gelten für dieses spezielle Produkt – bei Standard-PLA fällt der Zugewinn deutlich kleiner aus. Ein Bauteil, das dauerhaft heiss wird, lässt sich mit gewöhnlichem PLA nicht zuverlässig planen.
Spröde? Ein genauerer Blick auf die Schlagzähigkeit
PLA gilt als sprödes Material. Die Datenblätter zeichnen ein differenzierteres Bild:
- Bambu PLA Basic: Charpy ungekerbt 26,6 ± 2,8 kJ/m² in X-Y, gekerbt nur noch 7,9 ± 1,2 kJ/m², in Z 13,8 ± 0,9 kJ/m² (ISO 179)
- Prusament PLA: Charpy ungekerbt 13 ± 1 kJ/m² horizontal und 14 ± 1 kJ/m² vertikal (ISO 179-1)
Zwei Dinge fallen auf. Erstens klaffen die Werte zwischen den Rezepturen weit auseinander – «PLA» ist eben keine einheitliche Spezifikation. Zweitens fällt die Schlagzähigkeit bei Bambu PLA Basic mit Kerbe auf weniger als ein Drittel des ungekerbten Werts. Kerben, scharfe Innenecken und Bohrungsränder wirken bei PLA also besonders stark als Schwachstelle.
Was in der Konstruktion hilft:
- Innenecken verrunden statt scharf auslaufen lassen
- Wandstärke erhöhen statt nur den Infill hochdrehen
- Belastung in der Druckebene halten, nicht über die Schichtgrenzen führen
- bei schlagbelasteten Teilen von Beginn weg ein zäheres Material wählen
Muss PLA getrocknet werden?
PLA nimmt deutlich weniger Wasser auf als Nylon – aber eben nicht null. Prusa hat für Prusament PLA 0,13 % Feuchteaufnahme nach 24 Stunden und 0,19 % nach sieben Tagen gemessen (bei 24 °C und 22 % relativer Luftfeuchte). Bambu Lab nennt für PLA Basic einen Sättigungswert von 0,43 % bei 25 °C und 55 % relativer Luftfeuchte.
Was dabei passiert, beschreibt Bambu Lab in seiner Wissensdatenbank: Die aufgenommene Feuchtigkeit verdampft in der heissen Düse schlagartig, das geschmolzene Filament dehnt sich aus und wird ungleichmässig gefördert. Es bilden sich Blasen – mit der Folge von Stringing, Oozing, Löchern, rauen Oberflächen und geringerer Festigkeit. Je feuchter die Umgebung, desto ausgeprägter der Effekt.
Die Herstellerangaben zum Trocknen von PLA Basic:
- Umluft-Trockenofen: 50 °C, 8 Stunden
- alternativ auf dem Heizbett der X1-Serie: 60–70 °C, 12 Stunden
- Lagerung und Druck bei unter 20 % relativer Luftfeuchte, versiegelt mit Trockenmittel
Weil der Glasübergang bei rund 60 °C liegt, ist nach oben wenig Luft. Halte dich bei PLA konsequent an die Angabe des jeweiligen Herstellers, statt die Temperatur «zur Sicherheit» zu erhöhen.
Druckeinstellungen, die den Unterschied machen
Düsentemperatur. Die Empfehlungen liegen je nach Produkt auseinander: Bambu Lab nennt für PLA Basic 190–230 °C, Prusa für Prusament PLA 210 ± 10 °C – konkret 215 °C für die erste Schicht und danach 210 °C. Starte in der Mitte des angegebenen Fensters und taste dich über einen Temperaturturm an dein Filament heran.
Betttemperatur. Hier sind die Unterschiede noch grösser: Bambu Lab gibt für PLA Basic 35–45 °C an, Prusa für Prusament PLA 40–60 °C. Es gibt bei PLA also keinen universell «richtigen» Wert – massgebend ist die Angabe zur Rolle, die auf deinem Drucker sitzt.
Kühlung. PLA ist das gängige Material, bei dem du praktisch immer voll kühlen kannst. Prusa gibt 100 % Lüfterdrehzahl an, Bambu Lab schreibt schlicht «Lüfter einschalten». Zum Vergleich: Für PETG nennt Bambu Lab nur 0–60 %. Die kräftige Bauteilkühlung ist der Hauptgrund, weshalb PLA feine Details und saubere Überhänge liefert.
Geschwindigkeit. Prusament PLA ist bis 200 mm/s freigegeben. Bambu PLA Basic ist ausdrücklich für Hochgeschwindigkeitsdruck ausgelegt: Der Hersteller schreibt, dass sich im Vergleich zu gewöhnlichem PLA problemlos 250 bis 300 mm/s erreichen lassen. Wer schnell drucken will, braucht also ein dafür ausgelegtes High-Speed-PLA und nicht nur einen höheren Wert im Slicer.
Retraction. Für Direct-Drive-Extruder nennt Bambu Lab 0,6–1,0 mm Rückzugsweg bei 20–40 mm/s.
Überhänge und Brücken. Bambu Lab gibt als Richtwerte einen maximalen Überhangwinkel von 55° und eine maximale Brückenlänge von 30 mm an – brauchbare Zahlen, um beim Konstruieren zu entscheiden, ob Stützmaterial nötig wird.
Erste Schicht. Prusa nennt glatte, pulverbeschichtete und satinierte PEI-Bleche als geeignete Druckflächen und hält fest, dass ein Brim in der Regel nicht nötig ist. Genau das ist der grosse Vorteil gegenüber ABS: PLA schrumpft beim Abkühlen so wenig, dass Warping kaum ein Thema ist.
PLA ist nicht gleich PLA
Hinter dem Sammelbegriff stecken sehr unterschiedliche Rezepturen. Ein Vergleich innerhalb einer einzigen Produktfamilie zeigt das gut:
- Standard-PLA (Bambu PLA Basic): Dichte 1,24 g/cm³, Tg 60 °C, Zugfestigkeit 35 ± 4 MPa in X-Y, Bruchdehnung 12,2 %
- Silk-PLA (Bambu PLA Silk+): Dichte 1,27 g/cm³, Tg 57 °C, Zugfestigkeit 33 ± 4 MPa, Bruchdehnung aber nur 2,8 ± 0,6 % – der seidige Glanz wird mit spürbar weniger Verformbarkeit erkauft. Düsentemperatur 210–240 °C, Trocknung 55 °C über 8 Stunden.
- Carbonfaserverstärktes PLA (Bambu PLA-CF): Dichte 1,22 g/cm³, Tg 63 °C, Biege-E-Modul 3950 ± 190 MPa in X-Y gegenüber 2750 ± 160 MPa bei PLA Basic – deutlich steifer, in Z mit 26 ± 2 MPa Zugfestigkeit aber schwächer. Düsentemperatur 210–240 °C, Geschwindigkeit unter 200 mm/s.
- Matte Typen erzeugen eine diffuse Oberfläche, die Schichtlinien optisch stark zurücknimmt. Bambu Lab beschreibt diesen Effekt auch für PLA-CF: matte Optik mit nahezu unsichtbaren Schichtlinien.
Ein Praxishinweis zu den faserverstärkten Typen: Bambu Lab führt PLA-CF in seiner Filament-Übersicht als kompatibel mit gehärteten Stahldüsen und rät vom Einsatz von 0,4-mm-High-Flow-Düsen ab. Wer regelmässig mit Faserfüllung druckt, sollte die Düsenfrage also vorher klären.
Chemikalien, UV und Nachbearbeitung
Bambu Lab führt im Datenblatt zu PLA Basic auf: geruchlos, wasserunlöslich, nicht säure- und nicht laugenbeständig, gegen einzelne organische Lösemittel nicht beständig, beständig gegen die meisten Öle und Fette, brennbar. Für Bauteile, die mit Reinigungsmitteln oder Chemikalien in Kontakt kommen, ist PLA also keine sichere Wahl.
Dazu kommt die UV-Empfindlichkeit: Prusa hält fest, dass sich PLA unter UV-Licht zersetzt. Für dauerhafte Aussenanwendungen fällt das Material damit aus. Auch bei der Nachbearbeitung ist PLA im Nachteil – Prusa bezeichnet sie ausdrücklich als schwierig. Ein Dampfglätten wie bei ABS mit Aceton gibt es hier nicht, Schleifen und Lackieren bleiben die üblichen Wege.
PLA und die Raumluft
Zur Emissionsfrage gibt es belastbare Messungen. Azimi und Kollegen haben 2016 in Environmental Science & Technology fünf handelsübliche Desktopdrucker mit bis zu neun Filamenten in einer Prüfkammer vermessen. Die Ergebnisse:
- Die Emissionsraten ultrafeiner Partikel lagen im Median zwischen etwa 10⁸ und 10¹¹ Partikeln pro Minute – bestimmt vor allem durch das Filamentmaterial und, in geringerem Mass, durch die Betttemperatur
- Grösster VOC-Einzelposten bei PLA war Lactid mit rund 4 bis 5 µg/min
- Bei ABS und HIPS war es Styrol mit rund 10 bis 110 µg/min
- Bei Nylon sowie Holz- und Ziegelimitaten war es Caprolactam mit rund 2 bis 180 µg/min
Bei den flüchtigen organischen Verbindungen liegt PLA damit deutlich unter den Werten von ABS – je nach verglichener Kombination um den Faktor zwei bis über zwanzig. Ein Freibrief ist das nicht: Die Autoren empfehlen ausdrücklich Zurückhaltung beim Betrieb in schlecht belüfteten Räumen oder ohne kombinierte Gas- und Partikelfilterung. Ein geschlossener Bauraum mit Filter oder ein gut gelüfteter Raum bleibt sinnvoll – auch bei PLA.
«Biologisch abbaubar» – was das in der Schweiz konkret heisst
Hier lohnt sich Genauigkeit, weil PLA gerne pauschal als kompostierbar vermarktet wird. Das BAFU hält in seinem Faktenblatt zu biologisch abbaubaren Kunststoffen fest:
- Bioabbaubare Kunststoffe sind grösstenteils nur in spezialisierten Anlagen abbaubar; in der Natur läuft der Abbau meist sehr langsam und unvollständig ab
- Beim Abbau entstehen keine Stoffe, die zum Humusaufbau oder als Dünger nutzbar wären – der ökologische Gewinn einer Kompostierung ist also gering
- Für Betreiber von Kompostieranlagen ist kaum erkennbar, ob ein Kunststoff im Grüngut für ihre Anlage geeignet ist; ungeeignete Kunststoffe werden nicht vollständig abgebaut
- Die Empfehlung an Konsumentinnen und Konsumenten ist eindeutig: Solange die örtliche Kompostier- oder Vergäranlage es nicht ausdrücklich erlaubt, gehören bioabbaubare Kunststoffe in den Siedlungsabfall und nicht ins Grüngut. Dasselbe gilt für den Haus- und Gartenkompost.
- Laut Ökobilanzen ist die thermische Verwertung in der Kehrichtverbrennungsanlage oft der sinnvollere Weg – dort wird immerhin Energie zurückgewonnen
Dazu kommt ein technischer Punkt. Die Norm EN 13432 regelt die Kompostierbarkeit von Verpackungen. Nach der Darstellung der Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages verlangt sie einen Zerfall zu mindestens 90 % in Teile kleiner als zwei Millimeter innerhalb von höchstens sechs Monaten sowie einen biologischen Abbau von 90 % nach sechs Monaten – geprüft unter definierten Laborbedingungen. Dieselbe Ausarbeitung weist darauf hin, dass reale Kompostierwerke ihre Durchläufe regelmässig in kürzerer Zeit fahren als die in der Norm vorgesehenen zwölf Wochen, teils in sechs bis acht Wochen. Biologisch abbaubare Kunststoffe sind dann entsprechend weniger stark abgebaut.
Und selbst diese Bedingungen zielen auf dünnwandige Verpackungen – nicht auf ein massiv gedrucktes Bauteil mit mehreren Millimetern Wandstärke.
Für die Werkstatt heisst das: Fehldrucke, Stützstrukturen und Purge-Türmchen gehören in den Kehricht, nicht ins Grüngut. Was PLA gegenüber anderen Filamenten auszeichnet, sind der nachwachsende Rohstoff, die tieferen Prozesstemperaturen und der Verzicht auf einen beheizten Bauraum – nicht die Entsorgung.
PLA, PETG oder ABS – wann welches Material?
Weil Bambu Lab PLA und PETG nach denselben Prüfnormen misst, lassen sich die beiden direkt vergleichen. PLA Basic gegen PETG Basic:
- Glasübergang: 60 °C gegenüber 69 °C
- Wärmeformbeständigkeit (ISO 75, 0,45 MPa): 57 °C gegenüber 71 °C
- Zugfestigkeit X-Y: 35 ± 4 MPa gegenüber 51 ± 1 MPa
- Schlagzähigkeit X-Y: 26,6 ± 2,8 kJ/m² gegenüber 34,2 ± 4,1 kJ/m²
- Düsentemperatur: 190–230 °C gegenüber 230–260 °C
PETG liefert also rund 14 Grad mehr Temperaturreserve und in dieser Messreihe höhere Festigkeits- und Zähigkeitswerte – dafür braucht es höhere Düsentemperaturen und verträgt weniger Kühlung. Daraus ergibt sich eine ziemlich klare Aufgabenteilung:
- PLA: Prototypen, Modelle, Deko, Gehäuse und Halterungen im Innenraum, alles mit hohem Detailanspruch, alles was schnell und ohne Bauraumheizung entstehen soll
- PETG: wenn mehr Zähigkeit und Temperaturreserve gefragt sind, das Teil aber weiterhin unkompliziert druckbar bleiben soll
- ABS/ASA: wenn zusätzlich Wärme, UV-Belastung oder mechanische Dauerbeanspruchung dazukommen – dafür mit deutlich höherem Aufwand bei Bauraum und Einstellungen
Wenn du in Richtung ABS gehst, findest du die typischen Stolpersteine in unserem Beitrag ABS Filament richtig drucken: Probleme & Lösungen.
Lagerung: die einfachste Qualitätssteigerung
- angebrochene Rollen luftdicht mit Trockenmittel lagern – Bambu Lab nennt unter 20 % relative Luftfeuchte als Zielwert
- Filament kühl und trocken lagern, ausserhalb direkter Sonneneinstrahlung und fern von Wärmequellen – so die ausdrückliche Empfehlung von Bambu Lab
- nicht in der Nähe von Heizungen, Fenstern in Südlage oder im Fahrzeug lagern
- Filamentende sichern, damit sich die Wicklung nicht verklemmt
- vor Präzisionsdrucken im Zweifel trocknen – acht Stunden bei 50 °C kosten wenig und retten den Druck
Fazit
PLA gilt laut Bambu Lab als das am häufigsten eingesetzte Material im 3D-Druck – nicht, weil es das schwächste wäre, sondern weil es die wenigsten Kompromisse beim Drucken verlangt: kaum Verzug, volle Kühlung, hohe Geschwindigkeiten, gute Details. Seine Grenze ist klar definiert und liegt bei rund 55 bis 60 °C. Wer diese Grenze respektiert und die Belastungsrichtung sauber konstruiert, bekommt sehr belastbare Bauteile.
Alles andere ist eine Frage der richtigen Rolle: Standard, matt, Silk, High-Speed oder faserverstärkt unterscheiden sich in Optik, Steifigkeit und Verformbarkeit teils erheblich. Ein Blick ins Datenblatt vor dem Kauf spart hinterher viel Testdruck.
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Quellen
- Prusa Polymers: Technisches Datenblatt Prusament PLA, Version 1.1 (16.02.2022)
- Prusa Knowledge Base: Artikel «PLA»
- Bambu Lab: Technical Data Sheet PLA Basic V3.0, PLA Silk+ V1.0, PLA-CF V2.0, PETG Basic
- Bambu Lab Wiki: PLA Usage Guide, Filament Drying
- Fiberlogy: Produktangaben Easy PLA (ASTM D882, D790, D256, E2092)
- Polymaker Wiki: Technische Daten HT-PLA
- BAFU: Kunststoffe in der Umwelt, Faktenblatt Nr. 10 – Biologisch abbaubare Kunststoffe (2020)
- Wissenschaftliche Dienste des Deutschen Bundestages: Zur Verwendung von Bioabfallbeuteln aus bioabbaubaren Kunststoffen, WD 8-3000-062/21 (2021)
- Azimi, Zhao, Pouzet, Crain, Stephens: Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments, Environmental Science & Technology 50(3), 1260–1268 (2016)