Ein erfolgreich gedrucktes Modell beweist noch nicht, dass ein Filament für den Serieneinkauf bereit ist. Für einen Distributor, Teilehersteller oder private-label-Anbieter zählen nicht nur die Eigenschaften einer einzelnen Spule, sondern auch die Wiederholbarkeit zwischen Spulen und Chargen, die Druckstabilität auf unterschiedlichem Equipment, der Zustand der Verpackung und die Übereinstimmung mit den angegebenen Eigenschaften. Der Test soll nicht nur die Frage beantworten: “Ist dieses Filament gut?”, sondern die schwierigere: “Bleibt es in jeder Charge, auf unseren Druckern und für unsere Anwendung gleich?”
Deshalb sollte die Prüfung als kurzes Qualifizierungsprotokoll für das Material aufgebaut werden, mit definierten Bedingungen, Annahmekriterien und dokumentierten Ergebnissen.
Zuerst Annahmekriterien festlegen
Der Umfang der Prüfungen hängt von der späteren Anwendung ab: Filament für dekorative Modelle, Seriengehäuse, flexible Dichtungen oder Bauteile im Außeneinsatz braucht unterschiedliche Kriterien. Halten Sie vor Beginn der Tests schriftlich fest:
- Materialtyp und Zielanwendung;
- Druckermodelle und Extrudertypen, Düsendurchmesser, Vorhandensein einer geschlossenen Kammer;
- Zieldurchmesser und Toleranz, Spulenformat und Gewicht, Wicklungsschema;
- Erwartungen an Farbe, Glanz und Textur;
- bei TPU: Shore-Härte;
- Anforderungen an Kennzeichnung und Verpackung;
- zulässige Anzeichen von Ausschuss während des Drucks.
Diese Liste wird zur Grundlage der Spezifikation, nach der später jede Charge angenommen wird. Ohne sie lässt sich das Ergebnis leicht subjektiv bewerten: Ein Team hält die Spule für geeignet, ein anderes lehnt sie wegen Stringing, Verzug oder einer Farbtonabweichung ab.
Wareneingangskontrolle und Zustand der Muster
Jedes Testmuster sollte einer konkreten Charge zugeordnet sein: Dokumentieren Sie Material, Farbe, Chargennummer, Eingangsdatum und Lagerbedingungen. Bei der Eingangskontrolle werden geprüft:
- Unversehrtheit der Vakuum- oder Barriereverpackung und Vorhandensein eines Trockenmittels;
- keine Beschädigungen an der Spule;
- gleichmäßige Wicklung, keine überkreuzten Windungen und kein eingeklemmtes Filamentende;
- Übereinstimmung von Etikett, Farbe und angegebenem Material;
- Kompatibilität der Spule mit Haltern und automatischen Zuführsystemen.
Für private label ist dieser Schritt genauso wichtig wie der Druck selbst: Der Endkunde bewertet das gesamte Produkt - Spule, Kennzeichnung, Öffnen der Verpackung, Filamentzuführung und Verständlichkeit der Empfehlungen.
Geometrie: Durchmesser und Ovalität
Ein typischer FDM/FFF-Drucker berechnet die Förderung anhand des angegebenen Durchmessers und kompensiert nicht automatisch, wenn der Strang stellenweise dicker oder dünner ist. Durchmesserschwankungen wirken sich deshalb direkt auf Extrusionsstabilität, Oberflächenqualität und Bauteilmaße aus.
Prüfen Sie den Durchmesser mit einem Messschieber an mehreren Punkten entlang des Filaments und in zwei zueinander senkrechten Ebenen im selben Querschnitt; die zweite Messung zeigt die Ovalität. Als akzeptabler Branchenrichtwert gilt ungefähr ±0,05 mm Toleranz, während ±0,02-0,03 mm auf eine stabilere Produktion hinweisen. Wichtiger als die Zahl selbst ist, wie konstant sie über die gesamte Spulenlänge und zwischen Spulen eingehalten wird, nicht nur an einer günstigen Stelle. Bewerten Sie sowohl den Mittelwert als auch die Streuung. Bei weichem TPU sollte der Strang nicht durch zu hohen Werkzeugdruck zusammengedrückt werden; die Methode muss für alle Muster gleich bleiben.
Feuchtigkeit: was selbst gutes Material ruinieren kann
Die meisten Thermoplaste für den FFF-Druck sind hygroskopisch, aber unterschiedlich empfindlich: Am empfindlichsten sind Polyamide (Nylon/PA), danach TPU, dann ABS/ASA und PETG; PLA nimmt Feuchtigkeit am langsamsten auf. Feuchtigkeit zeigt sich durch Knacken oder Blasen während der Extrusion, eine raue oder poröse Oberfläche, stärkeres Stringing, instabile Zuführung, schlechtere Schichthaftung und schlechtere Qualität von Überhängen.
Werkseitige Vakuumverpackung garantiert nicht automatisch Trockenheit. Sinnvoll sind zwei Kontrolldrucke: einmal mit dem Material im Anlieferungszustand und einmal nach Trocknung nach dem für die jeweilige Rezeptur empfohlenen Modus. Verwenden Sie nicht denselben Trocknungsmodus für PLA, PETG, TPU, PA und ASA. So vermeiden Sie falsche Schlüsse über “schlechtes Filament”, wenn das eigentliche Problem Feuchtigkeit oder Lagerung ist, und erkennen, ob die Ursache eher in der Rezeptur oder in der Filamentgeometrie liegt.
Standardisierter Probedruck
Für den Vergleich von Lieferanten oder Chargen verwenden Sie dasselbe Modell, denselben Drucker, dieselbe Düse, Druckplatte, Oberflächenvorbereitung und dieselbe Version des Slicer-Profils. In das Testprogramm gehören eine einfache Geometrie mit kontrollierten Maßen, dünne und dicke Wände, Bohrungen und Passungselemente, Überhänge und Brücken, Bereiche mit Retracts, ein hohes schmales Element, ein großes flaches Bauteil zur Bewertung von Verzug sowie ein langer Druck zur Prüfung der Zuführstabilität.
Prüfen Sie das Material zuerst mit dem empfohlenen Basisprofil und untersuchen Sie danach den Arbeitsbereich für Temperatur, Geschwindigkeit, Kühlung und Flussfaktor. Ändern Sie nicht viele Parameter gleichzeitig: Wenn Temperatur, Geschwindigkeit, Retracts und Kühlung gemeinsam geändert werden, lässt sich die Ursache einer Verbesserung oder Verschlechterung schwer bestimmen. Während des Drucks werden Stabilität der ersten Schicht, Gleichmäßigkeit der Extrusion, Aussetzer, Stringing, Nahtqualität, Eckenverzug, Schichthaftung, Maß- und Bohrungsgenauigkeit, Farbe und Glanz, leichte Entfernbarkeit von Stützstrukturen sowie das Verhalten der Spule beim Abwickeln dokumentiert. Fotos sollten bei gleicher Beleuchtung aufgenommen werden, besonders bei der Freigabe einer Markenfarbe.
Wann mechanische Prüfungen nötig sind
Für dekorative Produkte können Geometriekontrolle und Probedruck ausreichen. Bei funktionalen Bauteilen kommen mechanische Prüfungen hinzu: Zugfestigkeit (Methoden nach ISO 527 / ASTM D638), Schlagzähigkeit (Charpy/Izod), Wärmeformbeständigkeit (HDT) und bei Elastomeren Shore-Härte sowie Verhalten beim Biegen. Oft reicht ein Funktionstest, der die reale Belastung des fertigen Bauteils nachbildet.
Werte aus technischen Datenblättern werden häufig an Spritzgussteilen oder in einer günstigen Orientierung ermittelt, während ein FDM-Bauteil anisotrop ist: Die Festigkeit entlang der Schichten und quer dazu unterscheidet sich. Testen Sie deshalb in der Orientierung und mit den Parametern, die zur Anwendung passen, und vergleichen Sie nur Muster, die nach demselben Verfahren hergestellt und vorbereitet wurden. Bei TPU sollte die Shore-Härte an einem geeigneten Prüfkörper nach einer vereinbarten Methode gemessen werden; ein Wert an einer dünnen gedruckten Wand entspricht nicht zwingend der Härte eines standardisierten Prüfkörpers.
Wiederholbarkeit prüfen, nicht nur eine Spule
Die Qualifizierung eines einzelnen Demonstrationsmusters bestätigt keine stabile Serienversorgung. Fordern Sie Muster aus verschiedenen Chargen an und vergleichen Sie sie nach denselben Kriterien: Durchmesser und Toleranz, Farbe, Mechanik, Druckverhalten. Prüfen Sie stabile Zuführung vom Anfang bis zum Ende der Spule, gleiche Farbe auf verschiedenen Spulen, keine Einschlüsse und Verunreinigungen sowie durchgängige Rückverfolgbarkeit: Chargennummer, Datum und Zuordnung der Spule zum Produktionslauf. Für jede Charge können ein Kontrollstück Filament, ein Testbauteil, Fotos, Durchmessermessungen, Trocknungs- und Druckparameter, die Nummer des Slicer-Profils und ein kurzes Annahmeprotokoll aufbewahrt werden. Besonders wichtig ist eine erneute Prüfung nach Änderungen an Farbe, TPU-Härte, Additivtyp, Spulenformat oder Verpackung.
Entscheidung auf Basis der Testergebnisse treffen
Das Ergebnis sollte keine allgemeine Bewertung wie “druckt gut” sein, sondern eine von drei Entscheidungen:
- Das Material wird für einen Pilot- oder Serieneinkauf angenommen.
- Das Material wird unter Vorbehalt angenommen, nach Anpassung von Profil, Verpackung oder technischen Anforderungen.
- Das Material muss überarbeitet und erneut getestet werden.
Zur Entscheidung gehört die Liste der vereinbarten Parameter: Material, Farbe, Härte bei TPU, Spulenformat, Verpackungsanforderungen, Kontrollmodelle und Annahmekriterien. Die meisten dieser Parameter lassen sich vorab mit dem Hersteller abstimmen - genau diese frühe technische Koordination unterscheidet einen einmaligen Kauf von einer stabilen Serienversorgung.
Vor Beginn der Auftragsfertigung kann Bokotech mit dem Kunden die Materialanwendung, Druckertypen, Farbe, TPU-Shore-Härte, Spulenformat, Kennzeichnung, Verpackung und den Ablauf der Prüfung einer Pilotcharge abstimmen. Ein dokumentiertes Testprotokoll hilft, von einer erfolgreichen Testspule zu einem wiederholbaren Serieneinkauf oder einem stabilen Produkt unter eigener Marke zu wechseln.