Können 3D-gedruckte Objekte in Wasser verwendet werden? Die einfache Antwort lautet: Ja, aber das geschieht nicht von selbst. Um einen 3D-Druck wirklich wasserdicht oder wasserabweisend zu machen, ist sorgfältige Planung vor, während und nach dem Druckvorgang erforderlich. Zwar hält das Kunststoffmaterial selbst Wasser ab, doch die Art und Weise, wie 3D-Drucker Objekte Schicht für Schicht aufbauen, birgt ein grundlegendes Problem, das gelöst werden muss. Der Erfolg hängt von drei Hauptfaktoren ab: der Wahl des richtigen Materials, der korrekten Einrichtung des Druckers und der ordnungsgemäßen Nachbearbeitung des Drucks. Wenn diese drei Punkte beachtet werden, lassen sich individuelle Bootsteile, Pflanzenanzuchtsysteme, Unterwasserkameragehäuse und Gartenbehälter herstellen.
Dieser Leitfaden zeigt Ihnen alles, was Sie über wasserfesten 3D-Druck wissen müssen. Sie erfahren:
- Warum herkömmliche 3D-Drucke undicht sind
- Wie man den besten Kunststoff für Wasserprojekte auswählt
- Die genauen Druckereinstellungen zur Herstellung wasserdichter Objekte
- Eine klare Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Abdichten von Teilen für eine längere Lebensdauer
- Wichtige Sicherheitstipps für Aquarien, Lebensmittelbehälter und die Verwendung im Freien
Schnelle Antwort, versteckte Herausforderung
Das Hauptproblem bei der Herstellung wasserdichter 3D-Drucke sind winzige Löcher. Obwohl man festen Kunststoff verwendet, der kein Wasser aufnimmt, entstehen durch die Funktionsweise von 3D-Druckern naturgemäß Objekte mit kleinen Spalten. Es geht um mikroskopisch kleine Zwischenräume.
Nicht automatisch: Ebenenlinien
Stellen Sie sich einen 3D-Druck wie eine Mauer aus Tausenden winziger, übereinandergestapelter Ziegelsteine (geschmolzenes Plastik) vor. Fehlt der Zement zwischen den Ziegelsteinen, dringt Wasser mit der Zeit durch die winzigen Spalten. Beim 3D-Druck entstehen diese Spalten zwischen den einzelnen Schichten und zwischen den Kunststofflinien innerhalb jeder Schicht. Selbst ein Druck, der vollkommen massiv aussieht, weist diese winzigen Kanäle auf.
Wir haben dies selbst mit einem einfachen Test festgestellt. Wir druckten einen 5 cm großen Würfel mit Standardeinstellungen aus PLA-Kunststoff. Nachdem wir ihn mit Wasser gefüllt und auf ein Papiertuch gelegt hatten, bildeten sich innerhalb einer Stunde kleine feuchte Flecken auf dem Tuch. Innerhalb von 24 Stunden war eine merkliche Menge Wasser langsam durch die Schichtlinien gesickert. Dies beweist, dass ein Standarddruck ohne besondere Vorbehandlung zwar wasserabweisend, aber nicht wirklich wasserdicht ist.
Die Wahl des richtigen Materials
Die Herstellung eines wasserdichten Bauteils beginnt mit der Wahl des richtigen Kunststoffs. Nicht alle 3D-Druckmaterialien verhalten sich gleich, wenn sie Wasser ausgesetzt sind. Ein wichtiges Merkmal ist die Hygroskopie – wie viel Feuchtigkeit ein Material aus der Luft aufnimmt. Materialien, die viel Feuchtigkeit absorbieren, können aufquellen, schwächer werden und sich zersetzen, wenn sie längere Zeit unter Wasser sind, selbst wenn der Druck perfekt versiegelt ist.
Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich gängiger Kunststoffe für Wasserprojekte.
| Glühfaden | Inhärente Wasserbeständigkeit | Porositätsrisiko (gedruckt) | UV-Beständigkeit (für den Außenbereich geeignet) | Potenzial für Lebensmittelsicherheit* | Wichtiger Aspekt |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | Niedrig (biologisch abbaubar) | Hoch | Sehr niedrig | Hoch (mit Einschränkungen) | Längeres Eintauchen vermeiden; kann sich in heißem Wasser verformen. |
| PETG | Hoch | Medium | Medium | Hoch (mit Einschränkungen) | Ausgezeichneter Allrounder, der Druckkomfort und Leistung in Einklang bringt. |
| ABS | Hoch | Mittel-Niedrig | Niedrig | Niedrig (gibt Dämpfe ab) | Benötigt gute Belüftung und ein beheiztes Bett; neigt zum Verziehen. |
| ASA | Sehr hoch | Mittel-Niedrig | Sehr hoch | Niedrig (gibt Dämpfe ab) | Die optimale Wahl für Anwendungen im Außenbereich/bei UV-exponiertem Wasser. |
| PP | Exzellent | Niedrig | Hoch | Hoch | Aufgrund von Verformungen und schlechter Haftung auf dem Druckbett ist der Druckvorgang schwierig. |
| TPU | Exzellent | Sehr niedrig | Hoch | Medium | Flexibel, hervorragend geeignet für Dichtungen, erfordert jedoch langsameres Drucken. |
PETG ist oft unsere erste Wahl. Es haftet gut zwischen den Schichten und nimmt kaum Feuchtigkeit auf. Innerhalb von 24 Stunden absorbiert es nur etwa 0,2 % Wasser, während einige PLA-Typen deutlich mehr aufnehmen und dadurch schneller zersetzen. Für alle Teile, die im Freien eingesetzt werden, wie z. B. Sprinkler- oder Bootskomponenten, ist ASA die beste Wahl, da es extrem lichtbeständig ist.
Ein Hinweis zur Lebensmittelsicherheit
Selbst bei Verwendung von als „lebensmittelecht“ gekennzeichnetem Kunststoff können sich in den Schichtgrenzen eines 3D-Drucks Bakterien ansammeln. Damit ein Druck bei wiederholtem Kontakt mit Lebensmitteln oder Getränken wirklich sicher ist, muss er mit einer zertifizierten, lebensmittelechten Beschichtung versiegelt werden. Darauf gehen wir im Abschnitt „Finishing“ genauer ein.
Ihr Slicer ist Verteidigung
Sie können ein nahezu wasserdichtes Bauteil erstellen, bevor der Druckvorgang überhaupt beginnt. Ihre Slicer-Software (wie Cura, PrusaSlicer oder Bambu Studio) ist Ihr wichtigstes Werkzeug, um kleinste Löcher zu vermeiden. Durch die Anpassung bestimmter Einstellungen können Sie erreichen, dass der Drucker ein dichteres und besser verschmolzenes Objekt erzeugt.
Erhöhung der Anzahl der Wände/des Umfangs
Die Wände bzw. Umrandungen Ihres Drucks bilden die erste und wichtigste Barriere gegen Wasser. Ein Standarddruck hat möglicherweise nur zwei Wände. Für ein wasserdichtes Bauteil empfehlen wir mindestens drei Wände, und für Hochdruck oder den langfristigen Einsatz unter Wasser sind vier bis fünf Wände ein guter Ausgangspunkt. Dadurch entsteht eine deutlich dickere und weniger dichte Hülle.
Schichthöhe optimieren
Bei der Schichthöhe gibt es einen Kompromiss. Eine geringere Schichthöhe (z. B. 0,12 mm oder 0,16 mm) erzeugt dünnere Schichten, die sich besser aneinanderpressen lassen, wodurch die Zwischenräume kleiner werden. Das Ergebnis ist eine glattere Oberfläche und eine dichtere Versiegelung. Der Nachteil ist eine deutlich längere Druckzeit. Für viele Projekte kann eine gut eingestellte Schichthöhe von 0,2 mm in Kombination mit anderen Einstellungen gut funktionieren.
Höhere Extrusionstemperatur verwenden
Das Drucken im oberen Bereich der empfohlenen Temperatur des verwendeten Kunststoffs verbessert die Haftung der Schichten. Der heißere Kunststoff fließt leichter und bildet eine stärkere, vollständigere Verbindung mit der darunterliegenden Schicht. Dadurch werden die Schichten quasi miteinander verschweißt und die winzigen Lücken geschlossen. Führen Sie daher immer einen Temperaturtest mit Ihrem spezifischen Kunststoff durch, um die optimale Temperatur zu finden, die maximale Festigkeit ohne Fadenbildung oder andere Probleme gewährleistet.
Füllung und Muster erhöhen
Während die Wände die Hauptbarriere bilden, spielt die Füllung eine wichtige Rolle. Bei Bauteilen, die Wasserdruck standhalten müssen oder Stößen ausgesetzt sein könnten, sorgt ein höherer Füllgrad (30–50 %) für innere Stabilität. Noch wichtiger ist, dass die Verwendung eines Gitter-, Würfel- oder Gyroid-Füllmusters sicherstellt, dass Wasser, selbst wenn es die Außenwand durchdringt, in einem kleinen Innenraum eingeschlossen bleibt und nicht ungehindert durch das Bauteil fließen kann.
Extrusionsflussrate kalibrieren
Dies ist die vielleicht wichtigste und oft vergessene Einstellung. Zu wenig Kunststoffausstoß ist der größte Feind eines wasserdichten Drucks. Wenn Ihr Drucker nicht genügend Kunststoff ausstößt, entstehen sichtbare Lücken zwischen den Kunststoffschichten, wodurch eine netzartige Struktur entsteht. Erfahrungsgemäß hat ein optimal eingestellter Druck eine glatte, glänzende Oberfläche ohne Lücken. Ein leicht überextrudierter Druck (z. B. mit einer Flussrate von 102–105 %) kann die Wasserdichtigkeit oft verbessern, da dadurch zusätzlicher Kunststoff in verbleibende Löcher gepresst wird. Zur Kalibrierung drucken Sie einen einfachen Würfel mit einer geschlossenen Deckschicht und passen Sie die Flussrate so lange an, bis die Oberfläche vollkommen glatt und geschlossen ist.
Der ultimative Versiegelungs-Workflow
Bei Projekten, die eine hundertprozentige Wasserdichtigkeit erfordern, insbesondere unter Druck oder für den langfristigen Einsatz unter Wasser, ist ein mehrstufiger Prozess, der Design, Druck und Endbearbeitung kombiniert, die einzig zuverlässige Methode.
Schritt 1: Wassergerechte Planung
Bevor Sie den Slicer öffnen, überlegen Sie sich Ihr Design. Wenn Sie das Bauteil selbst entwerfen, achten Sie darauf, dass die Wände dick genug sind, um die zusätzlichen Ränder beim Drucken zu tragen. Vermeiden Sie sehr dünne Strukturen oder scharfe Innenecken, an denen die Schichten möglicherweise nicht optimal haften. Einfache, stabile Formen lassen sich leichter wasserdicht herstellen.
Schritt 2: Gezielt drucken
Nutzen Sie nun Ihr Wissen aus den vorherigen Abschnitten. Wählen Sie das passende Material für Ihr Projekt – beispielsweise PETG für allgemeine Anwendungen oder ASA für den Außenbereich. Optimieren Sie anschließend die Slicer-Einstellungen: Erhöhen Sie die Wandanzahl, wählen Sie eine geringere Schichthöhe, drucken Sie mit höherer Temperatur und stellen Sie sicher, dass die Extrusion optimal eingestellt ist, um ein möglichst dichtes Bauteil direkt nach dem Drucken zu erzeugen.
Schritt 3: Versiegeln Sie Ihren Ausdruck
Selbst ein perfekt gedrucktes Bauteil profitiert von einer Versiegelung. Dieser letzte Schritt macht aus einem „wasserabweisenden“ Bauteil ein wirklich „wasserdichtes“. Ein Dichtmittel füllt verbleibende winzige Poren und bildet eine zusätzliche chemische und physikalische Barriere.
| Dichtmitteltyp | Am besten geeignet für | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|
| Epoxidharze | Maximale Haltbarkeit, lebensmittelsichere Anwendungen (sofern zertifiziert), strukturelle Festigkeit. | Füllt Lücken vollständig aus, ist sehr stark und oft als lebensmittelecht zertifiziert. | Unsaubere Anwendung, lange Aushärtungszeit, kann teuer sein. |
| Silikondichtstoffe | Dichtungen, flexible Teile, Abdichtungsfugen. | Flexibel, hervorragende Wasserbarriere. | Lässt sich möglicherweise schwer gleichmäßig auftragen und haftet unter Umständen nicht auf allen Kunststoffen. |
| Polyurethanbeschichtungen | Außenbereich, UV-Schutz. | Langlebig, UV-beständig, wasserdicht. | Starke Dämpfe, gute Belüftung erforderlich. |
| Dampfglättung (nur ABS/ASA) | Eine perfekte, nahtlose Oberfläche erzielen. | Erzeugt eine wirklich verschmolzene, spritzgussähnliche Oberfläche. | Erfordert spezielle Chemikalien (z. B. Aceton) und erhebliche Sicherheitsvorkehrungen. |
Für die meisten starren Teile ist eine zweikomponentige Epoxidharzbeschichtung der beste Standard. Sie erzeugt eine dicke, widerstandsfähige und absolut wasserdichte Schicht. Für Teile, die sich biegen müssen, wie z. B. Dichtungen oder individuell gefertigte Dichtungsringe aus TPU, ist eine Silikondichtmasse die bessere Wahl.
Schritt 4: Der Dichtigkeitstest
Verwenden Sie niemals ein Bauteil, ohne es vorher zu testen. Die Methode ist einfach: Füllen Sie ein Bauteil, das für Wasser bestimmt ist (z. B. eine Vase oder einen Blumentopf), vollständig mit Wasser, stellen Sie es auf ein trockenes Papiertuch und prüfen Sie es regelmäßig über 24–48 Stunden auf Feuchtigkeit. Bei einem Bauteil, das unter Wasser eingesetzt werden soll (z. B. ein Unterwassergehäuse), legen Sie ein Papiertuch hinein, verschließen Sie es und stellen Sie es für einige Stunden in einen Eimer mit Wasser. Wenn Sie es herausnehmen, sollte das Papiertuch im Inneren vollkommen trocken sein.
Wichtige Sicherheitsaspekte
Die Verwendung von 3D-Drucken im oder am Wasser birgt Verantwortung, insbesondere wenn Lebewesen oder der menschliche Verzehr involviert sind.
Aquarien und Fischsicherheit
Dies ist eine heikle Angelegenheit. Es ist entscheidend, dass keine Substanzen aus dem Druck ins Wasser gelangen. Wir empfehlen, als Basis einen chemisch stabilen Kunststoff wie PETG zu verwenden. Der unbedingt notwendige letzte Schritt ist jedoch, den Druck vollständig mit einem zertifizierten, aquariengeeigneten Epoxid- oder Silikondichtstoff zu versiegeln. Ein unversiegelter Druck kann, unabhängig vom verwendeten Kunststoff, möglicherweise Zusatzstoffe oder Farbstoffe freisetzen, die empfindliche Wasserlebewesen schädigen können.
Die Herausforderung der Lebensmittelsicherheit
Wie bereits erwähnt, können sich in den Schichtgrenzen von 3D-Drucken Bakterien ansammeln. Daher sind unversiegelte Drucke für den wiederholten Kontakt mit Lebensmitteln oder Getränken ungeeignet. Um einen 3D-gedruckten Becher, Behälter oder ein anderes Besteckteil wirklich lebensmittelecht für den Kontakt mit Flüssigkeiten zu machen, muss die gesamte Oberfläche mit einer Beschichtung versiegelt werden, die nach dem Aushärten als lebensmittelecht und ungiftig zertifiziert ist. Ein geeignetes Zweikomponenten-Epoxidharz ist die gängigste und zuverlässigste Lösung.
Bedenken hinsichtlich der Langzeitbeständigkeit
Zwei Hauptfaktoren schädigen Ihre Drucke mit der Zeit: UV-Strahlung und Wasseraufnahme. Sonnenlicht, insbesondere dessen UV-Anteil, macht Kunststoffe wie PLA sehr schnell spröde und schwach. PETG ist beständiger, aber für alle Teile, die dauerhaft im Freien Sonne und Regen ausgesetzt sind, empfehlen wir ausschließlich ASA. Es wurde genau für diesen Zweck entwickelt. Darüber hinaus kann selbst ein wasserbeständiges Material über Monate oder Jahre hinweg langsam Feuchtigkeit aufnehmen, was zu einem allmählichen Festigkeitsverlust führen kann. Für kritische Teile, die langfristig unter Wasser eingesetzt werden sollen, ist eine hochwertige äußere Versiegelung unerlässlich.
Fazit: Mach was draus!
Die Herstellung wasserdichter 3D-gedruckter Teile ist nicht nur möglich, sondern eröffnet auch eine völlig neue Welt funktionaler Projekte. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in einem systematischen Vorgehen. Indem man sich vom Motto „Drucken und schauen“ verabschiedet und stattdessen die Wasserdichtigkeit von Anfang an von vornherein einplant, lassen sich zuverlässige und langlebige Ergebnisse erzielen.
Denken Sie an die drei Säulen des Erfolgs: Verwenden Sie das richtige Material für die jeweilige Umgebung, optimieren Sie die Slicer-Einstellungen für ein dichtes und zusammenhängendes Objekt und tragen Sie die passende Versiegelung für eine garantiert wasserdichte Oberfläche auf. Mit diesen Prinzipien sind Sie nun bestens gerüstet, Ihre Ideen vom digitalen Reißbrett ins Wasser zu übertragen. Können 3D-gedruckte Objekte im Wasser verwendet werden? Absolut – wenn Sie die richtigen Schritte befolgen.