Eigenschaften, Unterschiede und typische Anwendungen
Polyamide (PA, häufig als „Nylon“ bezeichnet) gehören zu den leistungsfähigsten Kunststoffen im FDM-3D-Druck. Gleichzeitig zählen sie zu den am häufigsten falsch eingesetzten Materialien.
Der Grund: Polyamid ist nicht gleich Polyamid – und kleine Unterschiede im Aufbau haben massive Auswirkungen auf Druckverhalten, Maßhaltigkeit und Bauteilfunktion.
Dieser Ratgeber erklärt nicht nur welche Polyamide es gibt, sondern wann welches PA sinnvoll ist – und wann nicht.
Was macht Polyamide grundsätzlich aus?
Polyamide sind teilkristalline Thermoplaste. Das bedeutet, dass ihr innerer Aufbau sowohl geordnete als auch ungeordnete Bereiche enthält. Diese Struktur verleiht dem Material eine Kombination aus hoher Festigkeit und guter Zähigkeit. Polyamidbauteile sind dadurch mechanisch belastbar, gleichzeitig schlagfest und weniger spröde als viele andere technische Kunststoffe. Zudem behalten sie ihre Form auch bei höheren Temperaturen vergleichsweise gut und zeigen eine hohe Beständigkeit gegenüber Ölen, Fetten und vielen Chemikalien. Genau diese Eigenschaftskombination macht Polyamide besonders geeignet für funktionale und dauerhaft belastete Bauteile im 3D-Druck.
Entscheidend sind dabei drei Punkte:
1. Teilkristalliner Aufbau
- kristalline Bereiche → Festigkeit, Temperaturbeständigkeit
- amorphe Bereiche → Zähigkeit, Schlagfestigkeit
Je nach PA-Typ verschiebt sich dieses Verhältnis – und damit das Verhalten im Druck.
2. Wasserstoffbrücken & Feuchte
Polyamide bilden Wasserstoffbrückenbindungen.
Das sorgt für:
- gute mechanische Eigenschaften
- aber auch Feuchtigkeitsaufnahme
➡ Je kürzer die Polymerketten, desto höher die Wasseraufnahme.
Das ist der Hauptgrund, warum sich PA6 völlig anders verhält als PA12 oder PA11.
3. Langkettig vs. kurzkettig
- kurzkettig (z. B. PA6, PA66)
→ steif, fest, aber feuchteempfindlich und verzugsanfällig - langkettig (PA11, PA12)
→ maßhaltiger, zäher, deutlich FDM-freundlicher
Für den FDM-Druck sind langkettige Polyamide klar im Vorteil.
Welche Polyamide sind im FDM-Druck relevant?
PA6 (Polyamid 6)
Hochfest, aber anspruchsvoll
- hohe Steifigkeit und Festigkeit
- sehr hohe Feuchtigkeitsaufnahme
- starkes Warping
- geringe Maßhaltigkeit ohne beheizte Kammer
Typische Anwendungen:
hochbelastete Einzelteile, Maschinenbauteile, Metallersatz
Einordnung:
Technisch stark, aber prozesskritisch. Für Serien und reproduzierbare Ergebnisse nur bedingt geeignet.
PA66 (Polyamid 6.6)
Theoretisch gut, praktisch kaum genutzt
- höhere Temperaturfestigkeit als PA6
- extrem verzugsanfällig
- hohe Anforderungen an Druckumgebung
Einordnung:
Im FDM kaum relevant, da PA6-CF oder PA12 in der Praxis überlegen sind.
PA12 (Polyamid 12)
Der FDM-Standard unter den Polyamiden
- sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme
- hohe Maßhaltigkeit
- geringes Warping
- ausgewogene mechanische Eigenschaften
Typische Anwendungen:
Gehäuse, Halter, technische Funktionsteile, Kleinserien
Einordnung:
Bestes Allround-Polyamid für den FDM-Druck.
PA11 (Polyamid 11)
Zähigkeit statt maximaler Steifigkeit
- sehr hohe Schlag- und Ermüdungsfestigkeit
- gute Layerhaftung
- etwas geringere Steifigkeit als PA12
- biobasiert (Rizinusöl)
Typische Anwendungen:
Clips, Rastnasen, Scharniere, bewegte oder stoßbelastete Bauteile
Faserverstärkte Polyamide im FDM-Druck
Faserverstärkte Polyamide wie PA11-CF und PA12-CF werden häufig den technischen Filamenten zugeordnet. Einen Überblick über weitere technische Materialien wie ASA, ABS oder PC finden Sie in unserem Ratgeber zu technischen Filamenten.
PA6-CF / PA6-GF
Steif und belastbar
- deutlich höhere Steifigkeit
- reduziertes Warping gegenüber PA6
- abrasiv → gehärtete Düse erforderlich
- geringere Schlagzähigkeit als unverstärkte Typen
Typische Anwendungen:
tragende Halter, Strukturbauteile, Vorrichtungen
PA12-CF / PA12-GF
Industrieniveau im FDM-Druck
- sehr hohe Maßhaltigkeit
- hohe Steifigkeit
- reproduzierbare Eigenschaften
- teurer, aber prozesssicher
Typische Anwendungen:
Funktionsgehäuse, Serienteile, Automotive-nahe Anwendungen
PA11-CF
Zäh + steif – der Hybrid
- Kombination aus Zähigkeit von PA11 und Steifigkeit durch Carbonfasern
- bessere Schlag- und Ermüdungsfestigkeit als PA12-CF
- weniger spröde als PA6-CF
- sehr gute Medien- und Chemikalienbeständigkeit
Typische Anwendungen:
hochbelastete Clips, technische Strukturteile mit dynamischer Belastung, funktionale Serienbauteile
Einordnung:
Ideal, wenn PA12-CF zu spröde und PA11 pur zu weich ist.
Übersicht: Polyamide im FDM-Druck
Die folgenden Abschnitte und die Vergleichstabelle geben einen Überblick über die im FDM-3D-Druck gebräuchlichen Polyamide und deren typische Eigenschaften. Sie zeigen, wie sich die einzelnen PA-Typen in Druckbarkeit, mechanischem Verhalten und Einsatzgebiet unterscheiden und helfen dabei, das passende Material für den jeweiligen Anwendungsfall einzuordnen.
| Material | Druckbarkeit | Stärke | Typische Nutzung |
|---|---|---|---|
| PA6 | mittel | hohe Festigkeit | Einzelteile |
| PA66 | gering | hohe Temperatur | kaum relevant |
| PA12 | sehr gut | Maßhaltigkeit | Standard-Funktionsteile |
| PA11 | sehr gut | Zähigkeit | Clips, bewegte Teile |
| PA6-CF | gut | Steifigkeit | Strukturteile |
| PA12-CF | sehr gut | Präzision | Serienbauteile |
| PA11-CF | sehr gut | Zäh + steif | dynamisch belastete Teile |
Technischer Vergleich gängiger Polyamide im FDM-3D-Druck
Die folgenden Tabellen stellen die wichtigsten mechanischen, thermischen und verarbeitungstechnischen Kennwerte der im FDM-Druck gebräuchlichen Polyamide gegenüber. Sie dient als technische Entscheidungsgrundlage für die Materialauswahl.
Mechanische & thermische Kennwerte
| Eigenschaft | PA6 | PA66 | PA12 | PA11 | PA6-CF | PA12-CF | PA11-CF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dichte [g/cm³] | ~1,13 | ~1,14 | ~1,01 | ~1,03 | ~1,25–1,30 | ~1,20–1,25 | ~1,20–1,25 |
| Zugfestigkeit [MPa] | 65–80 | 75–90 | 45–55 | 45–55 | 90–120 | 70–90 | 75–95 |
| E-Modul [GPa] | 2,5–3,0 | 2,8–3,2 | 1,4–1,8 | 1,2–1,6 | 6–8 | 5–7 | 4,5–6,5 |
| Bruchdehnung [%] | 15–30 | 10–20 | 150–300 | 200–350 | 2–5 | 2–6 | 3–8 |
| Schlagzähigkeit | mittel | gering–mittel | hoch | sehr hoch | gering | gering–mittel | mittel–hoch |
| Wärmeformbeständigkeit HDT/A [°C] | 95–170* | 120–180* | 90–120 | 95–125 | 150–190 | 130–170 | 130–170 |
Feuchte, Maßhaltigkeit & Druckverhalten
| Eigenschaft | PA6 | PA66 | PA12 | PA11 | PA6-CF | PA12-CF | PA11-CF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wasseraufnahme 24h [%] | 1,5–2,0 | 1,3–1,8 | 0,2–0,3 | 0,3–0,4 | 0,8–1,2 | 0,2–0,3 | 0,3–0,4 |
| Maßänderung durch Feuchte | hoch | hoch | sehr gering | gering | mittel | sehr gering | gering |
| Schwindung / Warping | hoch | sehr hoch | gering | gering | mittel | gering | gering |
| Layerhaftung | gut | mäßig | gut | sehr gut | mäßig | gut | gut |
| Oberflächenqualität | mittel | mittel | gut | gut | rau | rau | rau |
| Druckbarkeit (FDM) | anspruchsvoll | sehr anspruchsvoll | sehr gut | sehr gut | gut | sehr gut | sehr gut |
Verarbeitung & Praxis
| Kriterium | PA6 | PA66 | PA12 | PA11 | PA6-CF | PA12-CF | PA11-CF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Empf. Düsentemp. [°C] | 260–290 | 280–310 | 240–270 | 240–270 | 270–300 | 260–290 | 260–290 |
| Beheizte Kammer nötig | ja | ja | nein / optional | nein / optional | ja | optional | optional |
| Abrasiv (Düse) | nein | nein | nein | nein | ja | ja | ja |
| Langzeitstabilität | mittel | mittel | hoch | hoch | hoch | hoch | hoch |
| Typische Einsatzdauer | begrenzt | begrenzt | dauerhaft | dauerhaft | dauerhaft | dauerhaft | dauerhaft |
Technische Einordnung (kurz & klar)
- PA6 / PA66
Hohe Festigkeit, aber feuchteempfindlich und prozesskritisch → Spezialfälle - PA12
Beste Kombination aus Maßhaltigkeit, Druckbarkeit und Stabilität → FDM-Standard - PA11
Maximale Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit → bewegte / rastende Teile - PA6-CF
Maximale Steifigkeit → statische Strukturteile - PA12-CF
Industriestandard für Serien → präzise Funktionsteile - PA11-CF
Steif und zäh → dynamisch hochbelastete Bauteile
Die angegebenen Werte sind typische Richtbereiche für FDM-geeignete Filamente. Abweichungen je nach Hersteller, Faseranteil und Druckparametern sind möglich.
Was bedeuten diese Kennwerte in der Praxis?
Die Zahlen in der Vergleichstabelle zeigen, dass sich Polyamide im FDM-Druck deutlich stärker unterscheiden, als es die gemeinsame Bezeichnung „PA“ vermuten lässt. Entscheidend ist nicht ein einzelner Wert, sondern das Zusammenspiel aus Festigkeit, Steifigkeit, Feuchteverhalten und Druckbarkeit.
Festigkeit und Steifigkeit
Die Zugfestigkeit und der E-Modul beschreiben, wie stark und wie steif ein Bauteil ist. Klassische Polyamide wie PA6 und PA66 erreichen zwar hohe Festigkeiten, verlieren diese jedoch bei Feuchteaufnahme spürbar. Faserverstärkte Varianten wie PA6-CF, PA12-CF und PA11-CF sind deutlich steifer, was sie für tragende oder formkritische Bauteile prädestiniert. Diese hohe Steifigkeit geht jedoch zulasten der Biegsamkeit und Schlagzähigkeit.
Zähigkeit und Bruchverhalten
Die Bruchdehnung zeigt, wie stark sich ein Material verformen kann, bevor es bricht. Hier liegen PA11 und PA12 weit vor den kurzkettigen Polyamiden und allen faserverstärkten Typen. In der Praxis bedeutet das: PA11 und PA12 verzeihen Überlastung, Stöße und Biegung deutlich besser, während CF-verstärkte Materialien eher spröde reagieren. Für Clips, Rastnasen oder bewegte Bauteile ist Zähigkeit meist wichtiger als maximale Steifigkeit.
Temperaturbeständigkeit
Die Wärmeformbeständigkeit (HDT) gibt an, bis zu welcher Temperatur ein Bauteil unter Last formstabil bleibt. Kurzkettige Polyamide und faserverstärkte Varianten erreichen hier hohe Werte, reagieren aber empfindlich auf Feuchtigkeit. Langkettige Polyamide wie PA11 und PA12 bieten etwas geringere Maximalwerte, bleiben dafür über längere Zeit stabil und vorhersehbar. Für viele Alltags- und Technikbauteile ist diese konstante Stabilität wichtiger als ein theoretisch höherer Grenzwert.
Feuchteaufnahme und Maßhaltigkeit
Ein zentraler Punkt im FDM-Druck ist die Wasseraufnahme. PA6 und PA66 nehmen deutlich mehr Feuchtigkeit auf als PA11 oder PA12. Das führt zu Maßänderungen, verringerter Festigkeit und schwankenden Bauteileigenschaften. Langkettige Polyamide und insbesondere PA12-basierte Materialien bleiben deutlich maßhaltiger. In der Praxis sind sie deshalb besser für funktionale Bauteile geeignet, die dauerhaft präzise passen müssen.
Druckverhalten und Prozesssicherheit
Die Tabelle zeigt auch, warum sich bestimmte Polyamide im FDM-Druck durchgesetzt haben. Materialien mit geringer Schwindung und niedriger Feuchteaufnahme lassen sich reproduzierbarer drucken. PA12, PA11 sowie deren CF-Varianten benötigen keine extremen Druckbedingungen und liefern konstante Ergebnisse. PA6 und PA66 dagegen erfordern eine beheizte Kammer, sehr gute Trocknung und enge Prozessfenster, was sie für viele Anwendungen unattraktiv macht.
Faserverstärkung: Vorteil mit Einschränkungen
Carbon- oder Glasfaserverstärkung erhöht Steifigkeit, Maßhaltigkeit und Temperaturbeständigkeit deutlich. Gleichzeitig sinken Bruchdehnung und Schlagzähigkeit. In der Praxis sind CF-verstärkte Polyamide ideal für statische oder formkritische Bauteile, weniger jedoch für dynamisch belastete oder schlagbeanspruchte Komponenten. PA11-CF stellt hier eine Ausnahme dar, da es einen Teil der Zähigkeit des Basismaterials erhält.
Zusammengefasst
Die Tabelle zeigt klar:
- PA12 ist der ausgewogenste Werkstoff für funktionale FDM-Bauteile.
- PA11 eignet sich besonders für bewegte und stoßbelastete Anwendungen.
- Faserverstärkte Polyamide sind Werkzeuge für Steifigkeit und Präzision, nicht für Flexibilität.
- PA6 und PA66 sind technisch leistungsfähig, im FDM-Alltag jedoch nur eingeschränkt sinnvoll.
Fazit: Welches Polyamid ist im FDM-Druck die richtige Wahl?
Polyamide gehören zu den leistungsfähigsten Werkstoffen im FDM-3D-Druck, unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrem Verhalten und ihrem optimalen Einsatzbereich. Die Gegenüberstellung zeigt, dass sich insbesondere langkettige Polyamide im praktischen Druckeinsatz durchgesetzt haben.
PA12 hat sich als universeller Standard etabliert. Es bietet eine sehr gute Kombination aus Maßhaltigkeit, mechanischer Belastbarkeit und Prozesssicherheit und eignet sich für die meisten funktionalen Bauteile und Kleinserien.
PA11 spielt seine Stärken dort aus, wo Bauteile dauerhaft belastet, bewegt oder stoßbeansprucht werden. Seine hohe Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit machen es zur besseren Wahl für Clips, Rastnasen und flexible Funktionselemente.
Faserverstärkte Polyamide erweitern das Einsatzspektrum deutlich. PA12-CF ist ideal für form- und steifigkeitskritische Funktionsteile, während PA11-CF eine ausgewogene Lösung für dynamisch belastete Bauteile darstellt, bei denen Steifigkeit und Zähigkeit gleichermaßen gefragt sind.
PA6 und PA66 sind zwar technisch leistungsfähig, erfordern im FDM-Druck jedoch einen hohen Prozessaufwand und spielen heute nur noch eine untergeordnete Rolle.
Zusammengefasst:
Im FDM-3D-Druck entscheidet nicht die maximale Festigkeit auf dem Datenblatt, sondern die Kombination aus Druckbarkeit, Maßhaltigkeit und langfristiger Stabilität. Wer diese Faktoren berücksichtigt, wählt das passende Polyamid deutlich zielgerichteter – und erhält funktionale Bauteile, die im Alltag zuverlässig bestehen.