Der FDM-3D-Druck, bei dem eine Düse eine Spule Hartplastikfilament schmilzt und extrudiert, um das Teil Schicht für Schicht aufzubauen, ist aufgrund des niedrigen Einstiegspreises und der leicht verständlichen Technologie vielleicht die bekannteste Art des 3D-Drucks. Es gibt viele verschiedene Arten von FDM-Materialien, darunter mehrere flexible Filamente.

FDM 3D printing, where a nozzle melts a spool of hard plastic filament and extrudes it through a nozzle to build the shape layer by layer, is perhaps the most well-known type of 3D printing due to its low entry-level price point and easy-to-grasp technology. There are many different types of FDM materials available, including several flexible filaments.

Die Vorteile des FDM-3D-Drucks mit flexiblem Filament sind, dass sich simple biegsame Teile oder Prototypen einfach und kostengünstig herstellen lassen. Flexible FDM-3D-gedruckte Teile haben eine hohe Elastizität, Stoßfestigkeit, Vibrations- oder Stoßdämpfung und Dehnbarkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich flexible FDM-Filamente ideal für erste Prototypen von Dämpfern, Aktuatoren oder End-of-Arm-Tooling oder weichen und dehnbaren Gehäusen.

Da flexible Filamente jedoch selbst im geschmolzenen Zustand während der Extrusion eine gewisse Dehnbarkeit beibehalten, kommt es beim FDM-3D-Druck dieser Materialien häufig zu Problemen mit der Druckqualität. Designmerkmale wie Überhänge und Brücken führen häufig zu Problemen wie Fadenbildung, ungleichmäßiger Oberflächenbeschaffenheit, verstopften Extrudern und unzureichender mechanischer Leistung. Da FDM-Druckteile nicht chemisch isotrop sind, können sich die Schichten während der Dehnung trennen. Wenn der Zweck eines Teils darin besteht, sich zu dehnen und in seine Form zurückzuspringen, führt diese Schichtentrennung häufig zu einem Versagen des Teils.

Außerdem kann sich jede ruckartige Bewegung oder versehentliche Abweichung vom programmierten Pfad des Extruders negativ auf die Aushärtung solcher Filamente auswirken: Flexible Filamente sind anfälliger für schlechte Haftung als starre Filamente, sodass der Drucker vollkommen stabil bleiben muss und die Düse und der Extruder sich sehr langsam bewegen sollten, damit ausreichend Zeit zum Extrudieren und Aushärten bleibt.

The benefits of FDM 3D printing with flexible filament are that you can easily and inexpensively produce simple flexible parts or prototypes. Flexible FDM 3D printed parts have good elasticity, impact resistance, vibration or shock absorption, and elongation. These qualities make FDM 3D printing flexible filaments ideal for early-stage prototypes of dampeners, actuators or end-of-arm tooling, soft casings, and stretchable enclosures.

However, because the flexible filament retains some of these stretchy properties even in its melted state during extrusion, there are often print quality issues when FDM 3D printing flexible materials. Design features such as overhangs and bridges often lead to issues like stringing, uneven surface finish, clogged extruders, and poor mechanical performance. Because FDM 3D printed parts are not chemically isotropic in the Z-axis direction, layers can separate during elongation. If the part’s purpose is to stretch and bounce back, that separation will often result in part failure. 

Additionally, any jerkiness or accidental deviation from the programmed path of the extruder can negatively impact the way the flexible filament sets — these flexible filaments are more prone to poor adhesion than rigid filaments, so users should be aware that the printer has to to remain perfectly steady and the nozzle and extruder should move very slowly to give the flexible filament adequate time to extrude and set.

Die meisten FDM-3D-Drucker sind mit flexiblem Filament kompatibel. Um die Suche nach einem FDM-Drucker einzugrenzen, der sich besser für flexible Materialien eignet, sollten Drucker vorgezogen werden, die den Extruder auf etwa 220 °C beheizen können und über ein beheiztes Druckbett, einen Extruder mit Direktantrieb (zur Minimierung der Fadenbildung), steuerbare Vorschubgeschwindigkeiten (zur Änderung der Extrusionsgeschwindigkeit) und einen Kühlungslüfter verfügen.

Most FDM 3D printers are compatible with some type of flexible filament. A good practice to narrow the search for an FDM printer that is more suited to flexible materials is to look for one that is capable of heating the extruder up to around 220 °C and has a heated bed, a direct drive extruder (to minimize stringing), controllable feed rates (to modify the speed at which the flexible filament is extruded), and a cooling fan.

Flexible 3D-Druck-Filamente können alle als thermoplastische Elastomere (TPE) klassifiziert werden, da sie sich bei Wärmeeinwirkung verändern und elastomerische Eigenschaften aufweisen. Die Bezeichnung TPE kann sich aber auch auf eine bestimmte Art von Filament beziehen. Die fünf gängigsten flexiblen Filamente sind:

TPU (thermoplastisches Polyurethan): TPU ist eine der gängigsten Arten von flexiblen Filamenten. Es ist robust, hält Stößen und allgemeiner Abnutzung stand und ist in verschiedenen Farben erhältlich. Viele Produkte, die wie Gummi aussehen, sind in Wirklichkeit aus TPU hergestellt. TPU ist etwas starrer als andere thermoplastische Elastomere und unter den flexiblen Filamenten daher am einfachsten druckbar, da die Gefahr des Fadenziehens oder Auslaufens geringer ist. Der FDM-3D-Druck mit flexiblem TPU-Filament ist eine gute Lösung für das frühe Prototyping. Bei funktionalen Prototypen und Teilen für die Endverwendung kann seine Anisotropie jedoch zu einer schlechteren Leistung führen.

TPC (Thermoplastischse Copolyester): TPC ist ein flexibles 3D-Druck-Filament auf Polyesterbasis mit guter thermischer und chemischer Beständigkeit, das aber weniger flexibel ist als andere TPEs. Einige gängige Beispiele für TPC-Teile sind Stoßdämpfer, flexible Belüftungskanäle und weichere Gehäuse, Abdeckungen und Verkleidungen zum Schutz vor Druck oder Stößen. Beim Druck mit TPC ist es wichtig, das Material vor dem Drucken auf Umgebungstemperatur zu bringen, einen Extruder mit Direktantrieb zu verwenden und die Extrudertemperatur auf mindestens 230 °C zu halten.

TPA (thermoplastisches Polyamid): TPA ist ein chemisches Copolymer aus TPE und flexiblem Nylon, das glatt und hochflexibel ist. Diese Kombination aus zwei allgemein bekannten flexiblen 3D-Druckmaterialien ergibt ein glattes, weiches und biegsames Filament. TPA kann wiederholten Stößen oder Druck standhalten und ist sehr langlebig. Es eignet sich für den Druck von Teilen, die wiederholt verdreht, gebogen oder gedehnt werden müssen – das macht TPA zur idealen Lösung für funktionale Prototypen, Wearables und technische Komponenten. Die meisten TPA-Filamente haben eine Shore-Härte von etwa 80A, was in etwa dem entspricht, was man sich unter Gummi vorstellt.

TPE (Thermoplastisches Elastomer): Wie bereits erwähnt, kann sich TPE auf die gesamte Gruppe der elastomerischen Thermoplaste, aber auch auf ein bestimmtes Material beziehen. TPE-Filament ist sehr elastisch und weich, weshalb es sich schwieriger drucken lässt als sein steiferes Gegenstück TPU. Das flexible TPE-Filament neigt zum Auslaufen oder zur Überhitzung, wodurch es die Düsenform nicht halten kann. Daher sollte es sehr langsam gedruckt werden, und zwar mit einem 3D-Drucker, der die Extrudertemperatur einfach und präzise steuern kann. Flexibles TPE-Filament ist eine gute Wahl für den 3D-Druck von Wearables wie Armbändern oder Konsumgütern wie Handyhüllen, die um das Gerät herum gedehnt werden können. 

Weiches PLA: Weiches PLA ist ein flexibles Filament, das aus chemikalisch behandelten organischen Fasern hergestellt wird. Es kann starre Formen leicht beibehalten und kehrt nach einer Druckeinwirkung wieder in seine ursprüngliche Form zurück. Aufgrund dieser Steifigkeit wird es häufig für Gegenstände wie Reifenprototypen oder zähe Gummiteile verwendet, die ihre Form größtenteils beibehalten müssen. Weiches PLA ist zwar eines der am leichtesten druckbaren flexiblen Filamente, neigt aber eher dazu, den Extruder zu verstopfen, weshalb die Druckgeschwindigkeit reduziert werden sollte. 

Flexible 3D printing filaments can all be classified as thermoplastic elastomers (TPE) because they are altered by heat and display elastomeric properties, though TPE can also refer to a specific type of filament. The five most common flexible 3D printing filaments are: 

TPU (thermoplastic polyurethane): TPU is one of the most common types of flexible filament. It is strong, can handle shocks and general wear and tear from use, and can come in various colors. Many products that may seem to be rubber are actually made from TPU. TPU is slightly more rigid than other thermoplastic elastomers, and is, therefore, the easiest flexible 3D printing filament to print with, as there is less chance of it stringing or oozing. FDM 3D printing with a flexible TPU filament is helpful in early-stage prototyping, but for functional prototypes and end-use parts, its anisotropic qualities can lead to inferior performance. 

TPC (thermoplastic co-polyester): TPC is a polyester-based flexible 3D printing filament with good thermal stability and chemical resistance, but is less flexible than other TPEs. Some common examples of TPC parts are bumpers, flexible air-ducting, and softer casings, covers, and enclosures made to protect from compression or shock. When printing with TPC, it’s important to bring the material to an ambient temperature before loading the printer, use a direct-drive extruder, and make sure to have an extruder temperature capability of at least 230 °C. 

TPA (thermoplastic polyamide): TPA is a chemical co-polymer of TPE and flexible nylon that is smooth and highly flexible. This combination of two commonly known flexible 3D printing materials leads to a filament that is smooth, soft, and flexible. TPA can withstand repeated shock or pressure, and is very durable. Parts that need to be repeatedly twisted, bent, or stretched can be printed in TPA — these properties make TPA ideal for functional prototypes, wearables, and engineering components. Most TPA filaments have a shore hardness of around 80A, which is similar to what you might often think of as rubber. 

TPE (thermoplastic elastomer): As mentioned above, TPE can refer to the entire group of elastomeric thermoplastics, or a specific material. TPE filament is very elastic and soft, and is harder to print with than its more rigid counterpart, TPU. The TPE flexible filament is prone to oozing, or becoming overheated and unable to hold the nozzle shape, and should therefore be printed very slowly with a 3D printer that can easily and precisely control extruder temperature. TPE flexible filament is a good material choice for 3D printing wearables like wristbands or consumer goods like phone cases that can be stretched around the device. 

Soft PLA: Soft PLA is a flexible filament made from organic fibers treated with chemicals. It can hold a rigid shape easily, but will return to its original shape after experiencing pressure. For this rigidity, it’s commonly used for items like tire prototypes or tough rubbery parts that need to maintain their shape and format the majority of the time. While soft PLA is one of the easiest flexible filaments to print with, it's more prone to jamming the extruder, and printing speed should be reduced. 

Kunstharz- oder Resin-3D-Drucker, wie z. B. SLA-3D-Drucker (Stereolithografie), verwenden einen Laser oder eine andere Lichtquelle, um flüssiges Kunstharz (auch: Resin) in einem Tank Schicht für Schicht auszuhärten. Es sind zahlreiche Optionen flexibler Druckmaterialien verfügbar.

Hersteller von Kunstharz-3D-Druckern stellen ihre Materialien meist selbst her – daher sind sie nicht so leicht zu identifizieren und zu gruppieren wie flexible Filamente für den FDM-Druck. Allerdings haben sie alle ähnliche Eigenschaften, erfordern ähnliche Überlegungen für den Druck und können für eine Vielzahl von Anwendungen in zahlreichen Branchen verwendet werden. 

Resin 3D printers, such as stereolithography (SLA) 3D printers, use a laser or other light source to cure a liquid vat of plastic one layer at a time, and offer many options for flexible 3D printing materials. 

Resin 3D printer manufacturers mostly manufacture their own materials — so they aren’t as easy to identify and group as FDM 3D printing flexible filaments. However, they all share similar characteristics and printing considerations, and can be used for a wide range of applications in many industries. 

Selektives Lasersintern (SLS) bezeichnet ein 3D-Druckverfahren mit Pulverbettfusion, bei dem ein Laser Pulverpartikel Schicht für Schicht verschmilzt. Da das ungenutzte Pulver die Teile während des Drucks stützt, lassen sich komplexe, verbundene Designs drucken, ohne dass Stützstrukturen benötigt werden. Ähnlich wie beim FDM-3D-Druck bieten Hersteller von SLS-3D-Druckern Materialien an, die der Industrie wohlbekannt sind, wie Nylon und TPU.

Selective laser sintering (SLS) refers to the powder bed fusion 3D printing process where a laser fuses powder particles layer by layer. The unused material supports the parts during printing so you can create complex, interconnecting designs with no need for support structures. Much like with FDM 3D printing, SLS 3D printing manufacturers offer powders that are familiar and well-understood in the engineering world, such as nylon and TPU.

Einer der Vorteile der additiven Fertigung ist die Möglichkeit, ein Material speziell für die jeweilige Anwendung auszuwählen – denn die Bandbreite der Filamente, Harze und Pulver ist groß. Für flexible 3D-gedruckte Teile, die sich wie herkömmlich gefertigte Gummis, Silikone oder thermoplastische Elastomere verhalten, stehen mehrere Technologien, Hersteller und Materialien zur Auswahl.

Das Formlabs-SLA-Ecosystem macht den Kunstharz-3D-Druck biegsamer Teile einfach und intuitiv, indem es zuverlässige Hardware mit spezialisierten, fortschrittlichen Materialien kombiniert, die für bestimmte Anwendungen und Branchen entwickelt wurden. Für den Form 3/B/+ und Form 3L/3BL steht eine breite Palette flexibler Materialien zur Verfügung – darunter auch biokompatible Kunstharze, die neue Anwendungen im Gesundheitswesen und bei der Medizinproduktherstellung ermöglichen. Auch die Nachbearbeitungsschritte werden dank automatisierter Nachbearbeitungslösungen sauber und unkompliziert abgewickelt, was den Kunstharz-3D-Druck zu einer einfachen, sauberen Angelegenheit macht.

One of the advantages to additive manufacturing is the ability to choose a material for your specific application — there are so many different filaments, resins, and powders available. For flexible 3D printed parts that behave like traditionally fabricated rubbers, silicones, or thermoplastic elastomers, there are multiple technologies, manufacturers, and materials to choose from. 

The Formlabs SLA ecosystem makes flexible resin 3D printing easy and intuitive through the combination of reliable hardware and specialized, advanced materials developed for targeted applications and industries. There are a wide range of flexible materials available for the Form 3/B/+ and Form 3L/3BL ecosystems — including biocompatible materials that enable new applications in healthcare and medical device manufacturing. The post-processing steps are also handled cleanly and simply by automated post-processing solutions, making flexible resin 3D printing easy and clean.