Feuchtigkeit im Filament gehört zu den häufigsten Ursachen für schlechte Druckergebnisse. Knisternde Geräusche an der Düse, Blasen im extrudierten Kunststoff, raue Oberflächen, starke Fadenbildung oder eine ungleichmäßige Materialförderung werden häufig vorschnell dem Drucker oder den Slicer-Einstellungen zugeschrieben. Tatsächlich steckt jedoch oft feuchtes Filament dahinter.
Das Problem betrifft nicht nur besonders empfindliche technische Kunststoffe wie Nylon oder PPA. Auch PLA, PETG, TPU, ABS und ASA können während der Lagerung Wasser aus der Umgebungsluft aufnehmen. Eine trockene Lagerung ist deshalb ebenso wichtig wie die korrekte Trocknung vor dem Druck.
Warum nimmt Filament Feuchtigkeit auf?
Viele im 3D-Druck verwendete Kunststoffe sind hygroskopisch. Das bedeutet, dass sie Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufnehmen. Wie schnell das geschieht, hängt vom Material, von der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und der Dauer der Lagerung ab.
Besonders empfindlich sind:
- TPU und andere flexible Filamente
- PA6 und PA12
- PA-CF und PA-GF
- PPA und PPA-CF
- PVA und BVOH
- teilweise auch Polycarbonat
PLA, PETG, ABS und ASA nehmen im Vergleich meist langsamer Feuchtigkeit auf. Unempfindlich sind sie deshalb aber nicht. Eine über Monate offen gelagerte Spule kann auch bei diesen Materialien deutlich schlechter drucken.
Während des Druckens wird das Filament innerhalb kurzer Zeit stark erhitzt. Die im Kunststoff gebundene Feuchtigkeit verdampft dabei schlagartig. Es entstehen kleine Dampfblasen im Materialstrom. Diese verändern den Düsendruck und unterbrechen eine gleichmäßige Extrusion.
Woran erkennt man feuchtes Filament?
Ein typisches Merkmal ist ein deutliches Knistern, Knacken oder Zischen während der Extrusion. Bei stark feuchtem Filament können an der Düse kleine Blasen sichtbar werden.
Weitere Anzeichen sind:
- raue oder poröse Oberflächen
- ungleichmäßige Extrusionslinien
- kleine Löcher in der Außenwand
- ungewöhnlich starke Fadenbildung
- schwankende Linienbreite
- reduzierte Layerhaftung
- sprödes Filament
- matter oder schaumig wirkender Materialaustritt
- schlechtere Maßhaltigkeit
Nicht jedes dieser Probleme muss zwangsläufig durch Feuchtigkeit verursacht werden. Treten jedoch mehrere Merkmale gleichzeitig auf und knistert das Material beim Extrudieren, ist die Ursache ziemlich eindeutig.
Gerade bei funktionalen Bauteilen reicht es nicht, lediglich eine optisch brauchbare Oberfläche zu erreichen. Feuchtigkeit kann auch die mechanischen Eigenschaften und die Verbindung zwischen den einzelnen Schichten beeinträchtigen. Bei unserem 3D-Druck-Service gehört die materialgerechte Lagerung und Vorbereitung deshalb unmittelbar zum Fertigungsprozess.
Trockenbox und Filamenttrockner sind nicht dasselbe
Eine Trockenbox dient in erster Linie dazu, bereits trockenes Filament trocken zu halten. Sie verhindert oder verlangsamt die erneute Aufnahme von Feuchtigkeit. Eine stark durchfeuchtete Spule lässt sich darin jedoch kaum zuverlässig trocknen.
Das gilt auch dann, wenn das Hygrometer innerhalb der Box nur 10 oder 15 Prozent relative Luftfeuchtigkeit anzeigt. Das Hygrometer misst die Feuchtigkeit der Luft und nicht den Wassergehalt innerhalb des Filaments.
Zur aktiven Trocknung wird Wärme benötigt. Durch die erhöhte Temperatur kann das gebundene Wasser aus dem Kunststoff austreten. Gleichzeitig muss die feuchte Luft aus dem Trockner abgeführt werden. Ein vollständig geschlossenes Gerät, in dem die Luft nur erwärmt und umgewälzt wird, arbeitet deutlich weniger effektiv.
Die grundsätzliche Aufgabenverteilung lautet daher:
Filamenttrockner: Entfernt bereits aufgenommene Feuchtigkeit.
Trockenbox: Verhindert, dass trockenes Filament erneut Feuchtigkeit aufnimmt.
Wie lange muss Filament getrocknet werden?
Die benötigte Trocknungszeit hängt vom Material, dem Durchmesser der Spule, dem Feuchtigkeitsgehalt und der tatsächlichen Temperatur im Trockner ab. Die Angaben des Filamentherstellers haben grundsätzlich Vorrang.
Als praxistaugliche Ausgangswerte können folgende Temperaturen und Zeiten verwendet werden:
| Filament | Temperatur | Trocknungsdauer |
|---|---|---|
| PLA und PLA+ | 45–50 °C | 4–6 Stunden |
| PETG | 55–60 °C | 6–8 Stunden |
| ABS | 60–70 °C | 4–6 Stunden |
| ASA | 60–70 °C | 4–6 Stunden |
| TPU | 45–55 °C | 8–12 Stunden |
| PA12 | 65–75 °C | 8–12 Stunden |
| PA6 | 70–80 °C | 12–24 Stunden |
| PA-CF und PA-GF | 70–80 °C | 12–24 Stunden |
| Polycarbonat | 70–85 °C | 8–12 Stunden |
| PVA und BVOH | 45–55 °C | 8–12 Stunden |
| PPA und PPA-CF | nach Herstellerangabe, häufig 80–120 °C | 8–24 Stunden |
Diese Werte sind keine universell gültige Herstellervorgabe. Besonders bei technischen Filamenten unterscheiden sich die Empfehlungen teilweise deutlich. Entscheidend ist daher immer das konkrete Datenblatt.
Bei stark feuchtem Material reicht die kürzeste angegebene Zeit häufig nicht aus. Eine TPU-Spule, die beim Druck massiv knistert, kann beispielsweise trotz trockener Lagerung 12 bis 24 Stunden aktive Trocknung benötigen.
Weshalb dauert die Trocknung einer ganzen Spule so lange?
Die äußeren Wicklungen werden zuerst erwärmt und geben ihre Feuchtigkeit relativ schnell ab. Die inneren Wicklungen erreichen die erforderliche Temperatur deutlich später. Gleichzeitig muss die Feuchtigkeit aus dem Inneren der Spule durch mehrere Lagen Filament und durch die umgebende Luft abgeführt werden.
Eine Spule kann deshalb nach vier Stunden außen bereits trocken wirken, während das Material in den tieferen Wicklungen weiterhin Probleme verursacht.
Für eine zuverlässige Trocknung sollten daher folgende Voraussetzungen erfüllt sein:
- gleichmäßige Erwärmung der gesamten Spule
- ausreichend lange Trocknungsdauer
- vorhandene Luftzirkulation
- Möglichkeit zur Abfuhr der feuchten Luft
- möglichst genaue Temperaturregelung
Ein eingebautes Display zeigt außerdem nicht zwingend die tatsächliche Temperatur am Filament. Günstige Filamenttrockner können deutlich von der eingestellten Temperatur abweichen. Eine gelegentliche Kontrolle mit einem separaten Thermometer schafft hier Klarheit.
Filament direkt aus dem Trockner drucken
Bei stark hygroskopischen Materialien kann es sinnvoll sein, direkt aus dem laufenden Filamenttrockner zu drucken. Das betrifft vor allem TPU, Nylon, PVA, BVOH, PA-CF, PA-GF und PPA-CF.
Diese Filamente können bereits während eines langen Druckauftrags wieder messbar Feuchtigkeit aufnehmen. Das Druckbild ist dann zu Beginn sauber und wird mit zunehmender Druckdauer schlechter.
Für solche Materialien sollte der gesamte Materialweg möglichst geschützt sein:
- Filament im Trockner vorbereiten.
- Spule während des Drucks im Trockner oder in einer Trockenbox lassen.
- Filament durch einen möglichst geschlossenen PTFE-Schlauch zum Drucker führen.
- Nicht benötigtes Material direkt nach dem Druck wieder luftdicht verpacken.
Diese kontrollierte Materialführung ist insbesondere bei reproduzierbaren Bauteilen und in der 3D-Druck-Kleinserienfertigung wichtig. Werden mehrere identische Teile nacheinander hergestellt, darf sich das Materialverhalten nicht von Spule zu Spule oder im Verlauf der Produktion unkontrolliert verändern.
Filament nach dem Trocknen richtig lagern
Nach dem Trocknen sollte die Spule nicht offen auskühlen und anschließend tagelang im Drucker hängen bleiben. Besonders empfindliche Materialien können schon innerhalb weniger Stunden wieder Feuchtigkeit aufnehmen.
Zur Lagerung eignen sich:
- luftdichte Kunststoffboxen
- wiederverschließbare Vakuumbeutel
- stabile Folienbeutel mit dichtem Verschluss
- Filamentboxen mit PTFE-Ausgang
- Trockenboxen mit regenerierbarem Silikagel
Das Trockenmittel sollte nicht lose mit dem Filament vermischt werden. Besser sind verschließbare Behälter oder Einsätze, die einen guten Luftkontakt ermöglichen und gleichzeitig verhindern, dass Silikagel zwischen Spule und Gehäuse gelangt.
Ein Hygrometer innerhalb der Box ist hilfreich, sollte aber nicht überbewertet werden. Eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit zeigt lediglich, dass die Luft in der Box trocken ist. Sie beweist nicht, dass eine zuvor feuchte Spule bereits getrocknet wurde.
Wie viel Silikagel wird für eine Filamentbox benötigt?
Die erforderliche Menge hängt von der Größe und Dichtigkeit der Box ab. Für eine einzelne Filamentspule reichen bei einem gut abgedichteten Behälter häufig etwa 100 bis 250 Gramm regenerierbares Silikagel aus.
Bei größeren Sammelboxen sollte entsprechend mehr Trockenmittel verwendet werden. Entscheidend ist weniger die möglichst große Menge als eine wirklich dichte Box. Dringt kontinuierlich feuchte Raumluft ein, ist auch eine große Menge Silikagel schnell gesättigt.
Farbindikator-Silikagel erleichtert die Kontrolle. Sobald der Indikator seinen Zustand verändert, muss das Trockenmittel regeneriert oder ersetzt werden. Dabei sind die Temperaturangaben des Herstellers zu beachten.
Kann Filament im Backofen getrocknet werden?
Grundsätzlich kann Filament auch in einem temperaturgeregelten Ofen getrocknet werden. Haushaltsbacköfen sind dafür jedoch oft ungeeignet, da ihre tatsächliche Temperatur stark schwanken kann. Insbesondere bei niedrigen Einstellungen überschwingen viele Geräte deutlich.
Das kann zu folgenden Problemen führen:
- verformte Spulen
- miteinander verklebte Filamentwicklungen
- dauerhaft verändertes Filament
- ungleichmäßig erwärmtes Material
Problematisch sind vor allem Spulen aus Karton oder dünnem Kunststoff. Auch wenn das Filament selbst die Temperatur verträgt, kann sich die Spule verformen und später nicht mehr sauber abrollen.
Ein Filamenttrockner oder ein geeigneter Umluftofen mit zuverlässiger Temperaturregelung ist deshalb die bessere Lösung.
Filament unter Vakuum trocknen
Theoretisch kann ein Vakuum die Verdampfung von Wasser erleichtern, weil der Siedepunkt sinkt. In der Praxis reicht Unterdruck allein jedoch nicht aus, um Feuchtigkeit schnell aus einer vollständigen Filamentspule zu entfernen. In unserem eigenen Versuch mit Silikagel zeigte sich, dass selbst ein sehr starker Unterdruck ohne ausreichende Erwärmung kaum eine erkennbare Trocknungswirkung hatte. Erst durch zusätzliche Wärme wurde die gebundene Feuchtigkeit tatsächlich ausgetrieben. Das Vakuum kann den Vorgang unterstützen, ersetzt aber weder die notwendige Temperatur noch eine ausreichende Trocknungszeit. Den vollständigen Versuchsaufbau und die Ergebnisse haben wir in unserem Beitrag zum Trocknen von Silikagel unter Vakuum dokumentiert.
Kann Filament zu lange getrocknet werden?
Bei einer korrekt eingestellten Temperatur ist eine etwas längere Trocknungsdauer meist unkritisch. Problematisch wird es, wenn das Filament dauerhaft zu heiß gelagert wird.
Mögliche Folgen sind:
- Verformung der Spule
- Verklebung einzelner Wicklungen
- Alterung oder Veränderung des Materials
- Versprödung bestimmter Kunststoffe
- Veränderung von Additiven und Farbpigmenten
Filament sollte deshalb nicht pauschal bei der höchstmöglichen Temperatur getrocknet werden. Eine höhere Temperatur beschleunigt den Vorgang zwar, erhöht aber auch das Risiko einer Beschädigung.
Häufige Fehler beim Trocknen und Lagern
Eine Trockenbox als Trockner verwenden
Trockenmittel reduziert die Luftfeuchtigkeit, erwärmt das Filament aber nicht. Eine bereits feuchte Spule wird dadurch nur sehr langsam oder überhaupt nicht ausreichend getrocknet.
Den Trockner vollständig geschlossen betreiben
Kann die feuchte Luft nicht entweichen, steigt die Luftfeuchtigkeit im Gerät. Die ausgetretene Feuchtigkeit bleibt im System und kann erneut vom Filament aufgenommen werden.
Nur wenige Stunden trocknen
Besonders bei vollen Spulen und stark hygroskopischen Kunststoffen erreicht die Wärme die inneren Wicklungen nur langsam.
Die Temperatur zu hoch einstellen
Mehr Temperatur bedeutet nicht automatisch ein besseres Ergebnis. Das Filament oder die Spule können sich dauerhaft verformen.
Das Filament nach dem Trocknen offen liegen lassen
Eine sorgfältig getrocknete Spule kann bei ungünstiger Raumluft innerhalb kurzer Zeit wieder Feuchtigkeit aufnehmen.
Ausschließlich auf das Hygrometer vertrauen
Eine niedrige Luftfeuchtigkeit innerhalb der Box sagt nichts darüber aus, wie viel Wasser noch im Filament gebunden ist.
Materialtrocknung als Bestandteil reproduzierbarer 3D-Druck-Qualität
Filamenttrocknung ist kein nebensächlicher Arbeitsschritt. Sie gehört ebenso zur Prozesskontrolle wie eine saubere Druckplatte, eine korrekt kalibrierte Materialförderung und geeignete Druckparameter.
Das gilt besonders bei:
- funktionalen Bauteilen
- langen Druckzeiten
- flexiblen Materialien
- faserverstärkten Filamenten
- technischen Kunststoffen
- wiederkehrenden Fertigungsaufträgen
- Kleinserien mit gleichbleibenden Anforderungen
Feuchtes Filament lässt sich nicht zuverlässig durch veränderte Retract-Werte, niedrigere Druckgeschwindigkeit oder eine höhere Düsentemperatur kompensieren. Solche Anpassungen können einzelne Symptome verändern, beseitigen aber nicht die Ursache.
Wer individuelle Bauteile fertigen lassen möchte, muss sich um Trocknung, Lagerung und Materialabstimmung nicht selbst kümmern. Über unseren 3D-Druck-Service für Einzelteile und funktionale Bauteile übernehmen wir den gesamten Fertigungsprozess von der Dateiprüfung bis zum fertigen Bauteil. Für wiederkehrende Stückzahlen steht außerdem unsere Kleinserienfertigung im 3D-Druck zur Verfügung.
Fazit: Trocken lagern ersetzt nicht das Trocknen
Eine luftdichte Trockenbox mit Silikagel schützt trockenes Filament zuverlässig vor erneuter Feuchtigkeitsaufnahme. Sie ersetzt jedoch keine aktive Trocknung.
Knistert das Filament an der Düse, entstehen Blasen oder verschlechtert sich die Oberfläche deutlich, sollte die Spule zunächst bei einer zum Material passenden Temperatur vollständig getrocknet werden. Anschließend wird sie luftdicht gelagert oder direkt aus dem Trockner verarbeitet.
Die wichtigsten Grundregeln lauten:
- Herstellerangaben zur Trocknung beachten
- ausreichend lange statt unnötig heiß trocknen
- feuchte Luft aus dem Trockner abführen
- empfindliche Materialien direkt aus der Trockenbox drucken
- geöffnete Spulen konsequent luftdicht lagern
- Silikagel regelmäßig kontrollieren und regenerieren
Mit einer kontrollierten Trocknung und Lagerung lassen sich viele vermeintliche Druckerprobleme bereits beseitigen, bevor Einstellungen am Drucker oder im Slicer verändert werden.