CF-PLA (kohlenstofffasergefülltes PLA)

CF-PLA ist ein PLA-Filament, das mit Kohlenstoff-Kurzfasern compoundiert ist, typischerweise mit etwa 10–20 Gewichtsprozent und Faserlängen deutlich unter einem Millimeter. Die Fasern erhöhen die Steifigkeit, verringern Schwindung und Verzug und verleihen gedruckten Teilen eine feine, matte, dunkle Oberfläche, die Schichtlinien besser kaschiert als glänzendes PLA. Es ist kein Endlosfaserverbund: Festigkeit, Zähigkeit und Wärmebeständigkeit bestimmt weiterhin die PLA-Matrix.

Wählen Sie CF-PLA für steife, maßhaltige Teile, die bei Raumtemperatur bleiben: Vorrichtungen, Aufnahmen, Bohrschablonen, Montageplatten, Kamera- und Sensorhalter sowie Präsentationsteile mit technischer Optik. Die Grenzen ergeben sich aus dem PLA und aus den Fasern: Es erweicht ab etwa 55 °C, ist spröder als reines PLA und wirkt abrasiv, weshalb es mit gehärteten oder anderen verschleißfesten Düsen gedruckt wird. Es wird über das Partnernetzwerk von Uretyco für den FDM-Druck angeboten.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Typischer Wert	Hinweise
Zugfestigkeit	≈ 35–55 MPa	In der Schichtebene (XY); ähnlich wie ungefülltes PLA oder etwas darunter. Quer zu den Schichten (Z) deutlich niedriger.
Zug-E-Modul	≈ 3,5–6 GPa	In XY bis etwa doppelt so hoch wie bei ungefülltem PLA; stark abhängig von Fasergehalt und Typ.
Bruchdehnung	≈ 1–4 %	Niedriger als bei ungefülltem PLA: Teile brechen nahezu ohne Vorwarnung.
Schlagzähigkeit	Gering	Niedriger als bei ungefülltem PLA; dünne Merkmale und scharfe Ecken reißen zuerst.
Dichte	≈ 1,2–1,3 g/cm³	Ähnlich wie ungefülltes PLA.
Wärmeformbeständigkeit (HDT)	≈ 55–65 °C	Bei 0,45 MPa, nicht getempert; nur wenig über PLA, weil die PLA-Matrix weiterhin erweicht.
Max. Einsatztemperatur	≈ 50–55 °C	Unter Dauerlast niedriger.
Verzug und Schwindung	Sehr gering	Die Fasern behindern die Schwindung, lange und flache Teile bleiben daher ebener als bei ungefülltem PLA.
Abrasivität	Hoch	Verschleißt Messingdüsen schnell; gedruckt wird mit Düsen aus gehärtetem Stahl oder ähnlich verschleißfesten Düsen.
Elektrische Leitfähigkeit	Nicht zuverlässig leitfähig	Keine ESD- oder Abschirmwirkung voraussetzen, sofern das Datenblatt des Typs sie nicht ausweist.

Typische Werte, keine Bemessungswerte

Typische Bereiche aus Datenblättern von PLA-Filamenten mit Kohlenstoff-Kurzfasern, gemessen an gedruckten Probekörpern. Die Werte variieren mit Fasergehalt, Hersteller, Düsendurchmesser, Ausrichtung, Wandlinien und Füllgrad, und die Eigenschaften quer zu den Schichten sind das schwächste Glied. Prüfen Sie tragende Teile mit echten Druckmustern in der vorgesehenen Umgebung.

CF-PLA im FDM-Druck

CF-PLA druckt bei PLA-ähnlichen Temperaturen mit sehr wenig Verzug und braucht keinen beheizten Bauraum. Die Fasern bringen jedoch eigene Anforderungen mit: Sie verschleißen Standarddüsen, verlangen größere Düsendurchmesser und machen den Werkstoff kerbempfindlicher. Hinweise für Konstruktion und Bestellung:

Ausrichtung: Teile sind zwischen den Schichten am schwächsten, und die Fasern richten sich in Extrusionsrichtung aus; die Steifigkeit ist daher entlang der gedruckten Bahnen am höchsten. Legen Sie den Hauptlastpfad in die Schichtebene und vermerken Sie es in den Bestellhinweisen, wenn die Ausrichtung wichtig ist.
Düse und Details: CF-PLA wird meist mit einer gehärteten Düse von 0,4 mm oder größer gedruckt, häufig 0,6 mm, um Verstopfungen zu vermeiden. Sehr feine Details, kleine Schriften und dünne Wände fallen gröber aus als bei ungefülltem PLA.
Ecken und dünne Merkmale: Der Werkstoff ist kerbempfindlich. Sehen Sie Radien am Fuß von Rippen, Domen und Clips vor und vermeiden Sie dünne Kragarme und Schnappverbindungen.
Wände und Füllgrad: Die Steifigkeit entsteht vor allem in den Wandlinien. Geben Sie für steife Teile mehr Wandlinien statt eines hohen Füllgrads an.
Überhänge und Stützen: Flächen, die mehr als etwa 45° von der Senkrechten abweichen, brauchen Stützen, die auf der matten Oberfläche Spuren hinterlassen. Kennzeichnen Sie die Sichtflächen.
Bohrungen und Gewinde: Passungskritische Bohrungen nachbohren oder reiben und für Gewinde Einschmelzgewindeeinsätze verwenden, mit ausreichend Wandstärke um jeden Einsatz, damit nichts reißt.

Toleranzen und Oberfläche

Ohne Zeichnungstoleranz wendet Uretyco für FDM den Standard von ±0,5 mm bzw. ±0,5 % an, je nachdem, welcher Wert größer ist; die tatsächlichen Ergebnisse variieren mit Materialschwindung, Ausrichtung, Teilegröße, Stützen und Nachbearbeitung; testen Sie passungskritische Merkmale daher vor der Serie. CF-PLA gehört zu den maßhaltigsten FDM-Werkstoffen, weil die Fasern die Schwindung behindern, was ebenen Platten und langen Vorrichtungen zugutekommt. Die matte Oberfläche kaschiert Schichtlinien gut, größere Düsen erzeugen jedoch etwas gröbere Kanten und Details.

Oberflächenbehandlungen

Die meisten CF-PLA-Teile werden wie gedruckt eingesetzt, weil die matte Oberfläche bereits fertig wirkt. Wo mehr nötig ist, eignen sich mechanische Bearbeitung und Beschichtungen; Schleifen legt jedoch Fasern frei und erzeugt feinen Kohlenstoffstaub.

Oberfläche	Wirkung	Hinweise für CF-PLA
Wie gedruckt	Matte, dunkle Oberfläche zu niedrigsten Kosten	Schichtlinien sind weniger sichtbar als bei glänzendem PLA; Stützspuren bleiben.
Leichtes Nassschleifen	Glattere Oberfläche	Legt Fasern frei und kann einen helleren, trüben Ton hinterlassen; Nassschleifen hält Staub und Wärme gering.
Grundierung und Lack	Farbe, gleichmäßige Optik	Gut lackierbar; RAL-Code oder Muster angeben und Passflächen abdecken.
Bohren und Reiben	Genaue Bohrungen und Passungen	Die Fasern verschleißen Schneidwerkzeuge schneller als ungefülltes PLA; spanende Bearbeitung auf die nötigen Merkmale beschränken.

Steifer heißt nicht fester

Kohlenstofffasern erhöhen die Steifigkeit, doch CF-PLA hat eine ähnliche oder geringere Zugfestigkeit als reines PLA und bricht unter Schlag leichter. Für Teile, die Stöße aufnehmen, federn oder Lasten um 50 °C tragen, wählen Sie stattdessen PETG-CF, ein kohlenstoffgefülltes Polyamid oder einen ungefüllten, zähen Werkstoff.

Kosten- und Lieferzeittreiber

CF-PLA kostet mehr als reines PLA, doch den Großteil des Preises bestimmt weiterhin der Druck selbst:

Volumen und Druckzeit: Teilegröße, Wandlinien, Füllgrad und Schichthöhe bestimmen die Maschinenzeit; größere Düsen können die Druckzeit bei voluminösen Teilen verkürzen.
Werkstoff und Düse: Das Filament ist teurer als PLA und erfordert einen Drucker mit verschleißfester Düse.
Stützen und Ausrichtung: Geometrien mit vielen Stützen erhöhen Materialverbrauch, Druckzeit und Nacharbeit, und Stützen hinterlassen Spuren auf der matten Oberfläche.
Nachbearbeitung: Bohren, Reiben, Einsätze und Lackieren sind Handarbeit und können mehr kosten als der Druck.

CF-PLA im Vergleich zu verwandten FDM-Werkstoffen

Werkstoff	Steifigkeit	Zähigkeit	Wärmebeständigkeit	Druck	Geeignet für
CF-PLA	Hoch (≈ 3,5–6 GPa)	Gering; spröde	≈ 50–55 °C	Einfach; abrasiv, gehärtete Düse	Steife Vorrichtungen und Aufnahmen bei Raumtemperatur
PLA	Mittel (≈ 2,3–3,5 GPa)	Gering; spröde	≈ 50 °C	Am einfachsten	Anschauungsmodelle, Passproben
PETG-CF	Mittel bis hoch (≈ 2,5–6 GPa)	Mittel	≈ 65–70 °C	Einfach; abrasiv, trockenes Filament nötig	Funktionsteile mit mäßiger Wärme und Chemikalien
CF-Polyamid (FDM)	Hoch (≈ 4–8 GPa, trocken)	Gut	≈ 80–120 °C	Anspruchsvoll; trockenes Filament, oft geschlossener Drucker	Belastete, warme oder schlaggefährdete Funktionsteile

CF-PLA bietet hohe Steifigkeit bei geringen Materialkosten, ist unter diesen Werkstoffen aber auch der wärmeempfindlichste. PETG-CF tauscht etwas Steifigkeit gegen Zähigkeit, Wärme- und Chemikalienbeständigkeit; kohlenstoffgefülltes Polyamid ist der nächste Schritt für warme, belastete oder schlaggefährdete Teile. Für komplexe kohlenstoffgefüllte Polyamidteile ohne Stützen ist CF-PA12 im MJF- oder SLS-Verfahren die Pulverbett-Alternative.

Wann CF-PLA nicht die richtige Wahl ist

Typische Fehlgriffe

Alles, was wärmer als etwa 50 °C wird: Autos, sonnige Fenster, Maschinen. Schlagbelastete Teile, Schnappverbindungen und Filmscharniere: CF-PLA reißt. Dauerlasten wie Klemmungen oder Presspassungen: Die PLA-Matrix kriecht. Langfristiger Außeneinsatz. ESD-empfindliche Anwendungen, sofern kein dafür eingestufter Typ angegeben ist. Teile mit Lebensmittelkontakt: Schichtfugen und fasergefüllte Oberflächen sollten nicht als lebensmittelecht gelten.

Typische Anwendungen

Vorrichtungen, Aufnahmen, Montagenester und Bohrschablonen für den Einsatz bei Raumtemperatur.
Montageplatten, Halter und Träger, die eben und steif bleiben müssen.
Kamera-, Sensor- und Gerätehalter für den Innenbereich.
Gehäuse und Abdeckungen mit technisch matter Optik für Präsentationsmodelle.
Steife Funktionsprototypen vor dem Wechsel zu Polyamid oder Metall.
Ausstellungs-, Messe- und Designmodelle, bei denen eine Carbon-Optik gewünscht ist.

CF-PLA bei Uretyco spezifizieren

1
STL, 3MF oder STEP hochladen
Einheiten und Maßstab prüfen; STEP hilft, wenn Genauigkeit zählt.
2
CF-PLA wählen und Einsatz beschreiben
Schildern Sie dem KI-Assistenten Lasten, Temperatur und Schlagbeanspruchung; er kann auf PETG-CF oder kohlenstoffgefülltes Polyamid verweisen, wenn CF-PLA grenzwertig ist.
3
Lastrichtung und Sichtflächen angeben
Vermerken Sie die steifste geforderte Richtung, ob die Ausrichtung kritisch ist und welche Flächen frei von Stützspuren bleiben müssen.
4
Bohrungen, Gewinde und Einsätze kennzeichnen
Für nachzubohrende oder zu reibende Bohrungen und für Einschmelzgewindeeinsätze eine Zeichnung oder Hinweise ergänzen.
5
Angebot prüfen
Typ, minimale Merkmalsgrößen und Lieferzeit kontrollieren und bei passungskritischen Teilen vor einer Serie ein Muster testen.

Häufige Fragen

Ist CF-PLA fester als PLA?

Es ist steifer, nicht fester. Die Zugfestigkeit liegt auf dem Niveau von ungefülltem PLA oder etwas darunter, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit sind geringer. Wählen Sie CF-PLA, wenn sich ein Teil weniger durchbiegen soll, nicht wenn es höhere Lasten oder Stöße aushalten muss.

Verbessert die Kohlenstofffaser die Wärmebeständigkeit?

Nur geringfügig. Die Fasern halten das Teil steifer, bis die PLA-Matrix bei etwa 55–60 °C erweicht. Für wärmere Umgebungen verwenden Sie PETG-CF, ASA oder ein kohlenstoffgefülltes Polyamid.

Ist CF-PLA leitfähig oder ESD-geeignet?

Nicht zuverlässig. Kurzfasern in einer PLA-Matrix bilden kein verlässliches leitfähiges Netzwerk, daher schwanken die elektrischen Eigenschaften von Typ zu Typ. Kommt es auf die Ableitung statischer Ladung an, geben Sie einen dafür eingestuften Typ an und prüfen Sie die Teile.

CF-PLA oder PETG-CF?

CF-PLA ist meist steifer, leichter zu drucken und etwas maßhaltiger. PETG-CF ist zäher, verträgt Wärme bis etwa 65–70 °C und ist gegen mehr Chemikalien beständig. Wählen Sie CF-PLA für Vorrichtungen bei Raumtemperatur und PETG-CF für Teile in der Nähe warmer Maschinen oder mit Kontakt zu Wasser und milden Chemikalien.