Leichtbau - Foaming PLA und TPU im Test

Die Geheimwaffen der Leichtbau-Projekte

Foaming PLA und TPU sind die Materialien, die du für Leichtbau-Projekte brauchst, wenn du bereit bist, die Physik dahinter zu verstehen und deine Slicer-Settings radikal anzupassen. Diese aktiven Schäummaterialien expandieren während des Druckens in der Düse und können erheblich Gewicht einsparen – aber nur, wenn du weißt, was du tust.

Bei foaming PLA wie Bambu PLA Aero oder ColorFabb LW-PLA reagieren Treibmittel im Filament auf Hitze und erzeugen winzige Gasbläschen. Das Material wird dadurch porös und leichter. Foaming TPU wie Siraya TPU Air oder ColorFabb varioShore kombiniert diese Gewichtsreduktion mit der Flexibilität von TPU – du kannst die Shore-Härte über die Drucktemperatur steuern.

Der Clou: Höhere Temperaturen bedeuten mehr Schäumung, weniger Dichte, aber auch weniger Festigkeit. Bei Siraya TPU Air variiert die Shore-Härte zwischen 78A bei 230°C und 63A bei 270°C. Das gibt dir einen Spielraum für maßgeschneiderte Eigenschaften.

Die Settings, die funktionieren

Foaming-Materialien brechen alle Standard-Druckregeln. Der wichtigste Parameter ist die Düsentemperatur: Bambu PLA Aero druckt bei 245°C, während Siraya TPU Air zwischen 230-270°C arbeitet. Die erste Schicht sollte 10°C heißer sein als die restlichen Schichten.

Flow drastisch reduzieren: Setze den Flow auf 0.6 statt der üblichen 1.0. Das Material expandiert in der Düse, und zu viel Flow führt zu überextrudierten, unförmigen Schichten. Bei foaming TPU ist dieser Wert noch kritischer – das Material kann sich um das Doppelte ausdehnen.

Retraction komplett ausschalten: Setze Retraction Distance und Speed auf 0. Foaming-Materialien oozen kontinuierlich, weil die Expansion in der heißen Düse nicht stoppt. Jeder Retraction-Versuch verschlimmert das Problem nur. Stattdessen designst du deine Modelle so, dass Travel-Moves minimiert werden.

Die Druckgeschwindigkeit muss runter auf 30-60mm/s. Foaming braucht Zeit – die chemische Reaktion läuft nicht bei Highspeed-Drucken ab. Siraya empfiehlt sogar nur 30mm/s für optimale Ergebnisse.

Lüftergeschwindigkeit ist kontraintuitiv: Siraya TPU Air will 100% Lüfter, um die geschäumte Struktur schnell zu fixieren. Bambu PLA Aero hingegen nur 30% oder weniger. Das liegt an den unterschiedlichen Schäumchemien.

Die Stolperfallen

Feuchtigkeit killt foaming TPU komplett. Das Material ist hygroskopisch und zieht Wasser wie ein Schwamm an. Feuchtes Filament schäumt ungleichmäßig, stringt wie verrückt und die Schichten kleben nicht. Trockne Siraya TPU Air bei 70-80°C für 4-6 Stunden vor dem Druck und drucke direkt aus der Trockenbox.

AMS und Bowden-Systeme sind problematisch. Foaming TPU ist oft zu weich für automatische Filament-Wechsler. Das Material knickt in den Schläuchen und verstopft. Selbst Polymaker warnt vor TPU in der AMS. Nutze den hinteren Spulenhalter für manuellen Feed.

Travel-Lines sind der Tod. Jede Bewegung ohne Extrusion hinterlässt Ooze-Spuren, weil das Material in der Düse weiterschäumt. Designe deine Modelle als geschlossene Loops oder nutze den Spiral-Vase-Modus. Bambu Studio bietet spezielle RC-Model-Profile, die genau das machen.

Bed-Adhesion wird zum Albtraum. Foaming-Materialien kleben extrem stark am Druckbett. Auf PEI-Oberflächen brauchst du Trennmittel wie PVP-Klebestift oder Magigoo. Sonst reißt du beim Entfernen Stücke aus dem Bett.

Material-Vergleich

Standard TPU vs. Foaming TPU: Fillamentum TPU 92A erreicht 49 MPa Zugfestigkeit bei 1.20 g/cm³ Dichte. Siraya TPU Air schafft nur 10.3 MPa bei 240°C, wiegt aber nur 0.88 g/cm³ – 27% leichter. Bei 270°C sind es sogar nur 0.51 g/cm³, aber die Festigkeit sinkt auf 3.8 MPa.

Shore-Härte-Vergleich: Klassische TPUs haben fixe Werte – TPU90 bleibt bei 90A, TPU95 bei 95A. Foaming TPU ist variabel: ColorFabb varioShore kann zwischen weich und fest verstellt werden, Siraya TPU Air zwischen 63A und 78A je nach Temperatur.

Druckbarkeit: TPU95-HF läuft auf jedem Drucker, TPU90 braucht Direktantrieb, TPU95 geht notfalls auf Bowden bei sehr langsamen Speeds. Foaming TPU ist noch wählerischer – Direktantrieb ist Pflicht, AMS tabu.

Lagerung und Pflege

Feuchtigkeitsschutz ist überlebenswichtig bei foaming TPU. Fillamentum TPU hat "hohe Feuchtigkeitsempfindlichkeit" – das ist noch untertrieben. Siraya TPU Air muss sofort nach dem Öffnen in die Trockenbox mit aktiven Trockenmitteln. Ziel: unter 15% Luftfeuchtigkeit.

Trocknung: 70-80°C für 4-6 Stunden im Filament-Trockner. Nicht im normalen Backofen – die Temperaturverteilung ist zu ungleichmäßig. Bei Druckzeiten über 4 Stunden drucke direkt aus der Trockenbox.

Langzeitlagerung: Zurück in den Originalbeutel mit Trockenmittel, luftdicht verschließen. Foaming-Additive können bei falscher Lagerung vorzeitig reagieren und das Filament unbrauchbar machen.

Foaming PLA ist weniger heikel, aber auch hier gilt: trocken lagern und vor Temperaturschwankungen schützen. Die Treibmittel sind temperaturempfindlich und können bei unsachgemäßer Lagerung ihre Wirkung verlieren.