Forschung und Entwicklung: Pelletverarbeitung für den Großformat 3D Druck

Stand: Juni 2026 · Lesezeit ca. 9 Minuten

Meltingplot baut keine zugekauften 3D Drucker mit neuem Typenschild. Drucksysteme, Steuerung und Hochleistungsfilamente entstehen in eigener Entwicklung in Kiel. Dieser Artikel beschreibt, was Forschung und Entwicklung bei einem Maschinenbauer für Großformat-FFF konkret bedeutet, warum die direkte Verarbeitung von Kunststoff-Granulat (Pellets) ein eigenes Entwicklungsfeld ist — und warum diese Entwicklungstätigkeit staatlich anerkannt ist. Den genauen Vorhabentitel nennen wir an dieser Stelle nicht; die fachlichen Linien lassen sich auch ohne Projektdetails sauber beschreiben.

Warum Eigenentwicklung im Großformat 3D Druck

Was Forschung und Entwicklung hier konkret heißt

Forschung und Entwicklung ist kein Marketing-Etikett, sondern eine nachprüfbare Tätigkeit mit definierten Merkmalen: ein technisches Problem ohne vorab bekannte Lösung, ein systematisches Vorgehen mit offenem Ausgang, und ein Erkenntnisgewinn, der über die reine Anwendung bekannter Verfahren hinausgeht. Genau diese Abgrenzung prüft auch die staatliche Forschungsförderung (siehe Abschnitt zur Forschungszulage weiter unten).

Im Großformat-FFF treten Effekte auf, die bei kleinen Druckern keine Rolle spielen: thermische Dehnung über Bauteillängen von mehreren hundert Millimetern, Materialdurchsatz, der die Grenzen klassischer Filament-Extrusion erreicht, und Prozessstabilität über Druckzeiten von vielen Stunden. Wer in diesem Bereich verlässliche Maschinen bauen will, kommt mit Standard-Baugruppen aus dem Hobby-Segment nicht aus — die druckprozessrelevanten Komponenten müssen für die höheren Lasten neu ausgelegt werden.

Druckprozessrelevante Baugruppen

Der Großteil der Entwicklungsarbeit steckt nicht im sichtbaren Gehäuse, sondern in den Baugruppen, die den Druckprozess unmittelbar bestimmen: Materialförderung, Schmelzezone, Temperaturführung im beheizten Bauraum und die Regelung der Achsen. Ein geschlossener Regelkreis mit Drehgebern erkennt Schrittverluste und korrigiert sie in Echtzeit — die technischen Hintergründe sind im Artikel Geschlossener Regelkreis im 3D Druck beschrieben. Warum ein beheizter, geschlossener Bauraum für technische Kunststoffe Voraussetzung ist, behandelt der Artikel 3D Drucker offen oder geschlossen.

Hochleistungsfilamente aus eigener Entwicklung

Ein Drucker ist nur so gut wie das Material, das er verarbeiten kann. Faserverstärkte Hochleistungsfilamente wie PA6 CF HT sind kein Zukauf von der Stange, sondern werden auf das Zusammenspiel mit der Maschine abgestimmt — Durchmessertoleranz, Faseranteil, Trocknungszustand und Schmelzeverhalten müssen zur Förder- und Schmelzezone passen. Erst diese Abstimmung macht maßhaltige, belastbare Bauteile reproduzierbar.

Kennwert PA6 CF HT	Wert	Bedeutung
Zugfestigkeit (XY, trocken)	170 MPa	Trägt hohe mechanische Lasten in Druckpfadrichtung
E-Modul	15 GPa	Steifigkeit für formstabile, belastbare Bauteile
Wärmeformbeständigkeit (HDT/A nach Tempern)	200 °C	Einsatz im Dauerbetrieb bei erhöhten Temperaturen
Dauergebrauchstemperatur	150 °C über 20.000 h	Langzeitstabilität unter Temperaturlast

Die vollständige Materialübersicht und Vergleiche zu PETG, PC und PPS CF stehen im Artikel Technische Kunststoffe im 3D Druck, die Hochtemperatur-Klasse im Artikel PEEK, PEKK und ULTEM im FFF 3D Druck.

Pelletverarbeitung — Material direkt als Granulat

Warum Pellets statt Filament

Filament ist veredeltes Granulat: Der Kunststoff wird zunächst zu Pellets compoundiert und anschließend in einem separaten Schritt zu einem maßhaltigen Draht extrudiert. Dieser Zwischenschritt kostet Geld und begrenzt den Durchsatz. Im Großformat, wo ein einzelnes Bauteil mehrere Kilogramm Material binden kann, schlägt beides spürbar durch — über den Materialpreis je Kilogramm und über die Förderrate, die ein filamentbasierter Extruder liefern kann.

Die direkte Verarbeitung von Granulat (in der Fachsprache Fused Granulate Fabrication) setzt genau hier an: Das Pellet wird unmittelbar aufgeschmolzen und gefördert, der Umweg über den Filamentdraht entfällt. Der Materialpreis je Kilogramm liegt bei Granulat deutlich unter dem von Filament gleicher Spezifikation, und der erreichbare Durchsatz ist höher — beides relevante Hebel, sobald Bauteilgröße und Stückzahl steigen.

Wo die Entwicklungsarbeit steckt

Granulat direkt zu verarbeiten ist technisch anspruchsvoller, als es klingt — und genau das macht es zum Forschungsgegenstand:

• Dosierung und Förderkonstanz. Pellets haben unregelmäßige Form und Schüttdichte. Eine gleichmäßige Materialförderung ohne Pulsation ist die Grundvoraussetzung für eine konstante Schmelzeleistung.
• Aufschmelzung bei hohem Durchsatz. Die Schmelzezone muss deutlich mehr Material pro Zeit homogen aufschmelzen als ein Filament-Hotend — ohne lokale Überhitzung und ohne ungeschmolzene Kerne.
• Feuchte und Faseranteil. Technische und faserverstärkte Granulate sind feuchteempfindlich; die Trocknung und schonende Verarbeitung entscheidet über die Bauteilqualität. Hintergründe dazu im Artikel Filament trocknen.
• Maßhaltigkeit trotz höherem Durchsatz. Mehr Material pro Zeit darf nicht zulasten der Toleranzen gehen — die erreichbaren Klassen behandelt der Artikel Toleranzen im FFF 3D Druck.

Wann sich Granulatverarbeitung nicht lohnt

Granulat ist kein Selbstzweck. Bei kleinen Bauteilen, geringen Stückzahlen oder wenn höchste Oberflächengüte und feinste Detailauflösung im Vordergrund stehen, bleibt filamentbasierter Druck die richtige Wahl — die Materialkostenersparnis wiegt dann den höheren Aufwand der Granulatverarbeitung nicht auf. Der Vorteil entsteht erst mit Bauteilgröße und Materialmenge. Eine ehrliche Kostenbetrachtung je Bauteil liefert der Artikel 3D Druck Stückkosten berechnen.

Staatlich anerkannte Forschung — die Forschungszulage

Forschung und Entwicklung in einem produzierenden Unternehmen wird in Deutschland über die Forschungszulage gefördert. Voraussetzung ist, dass ein unabhängiges Gutachten die Tätigkeit als förderfähige Forschung und Entwicklung einstuft. Diese Prüfung übernimmt die Bescheinigungsstelle Forschungszulage (BSFZ). Für unsere Entwicklungsarbeit an der Pelletverarbeitung und an druckprozessrelevanten Baugruppen für Großformat-FFF-Systeme liegt ein positiver Bescheid vor.

Das Siegel steht damit nicht für ein Produkt, sondern für eine geprüfte Arbeitsweise: Wir entwickeln nachweislich eigene Technik, statt nur bestehende Verfahren anzuwenden. Für Kunden im produzierenden Mittelstand ist das ein belastbares Signal — die Maschinen und Materialien hinter einem Bauteil stammen von einem Hersteller mit eigener Entwicklungstiefe, nicht aus einem umetikettierten Baukasten.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Pellet- und Filamentdruck?

Beim Filamentdruck wird ein maßhaltiger Kunststoffdraht aufgeschmolzen, der zuvor in einem separaten Schritt aus Granulat hergestellt wurde. Beim Pelletdruck wird das Granulat direkt aufgeschmolzen und gefördert — der Zwischenschritt entfällt. Das senkt den Materialpreis je Kilogramm und erhöht den Durchsatz, stellt aber höhere Anforderungen an Dosierung und Schmelzezone.

Lohnt sich Pelletverarbeitung für jedes Bauteil?

Nein. Der Vorteil entsteht mit Bauteilgröße und Materialmenge. Bei kleinen Teilen, geringen Stückzahlen oder höchsten Anforderungen an Oberfläche und Detailauflösung bleibt der Filamentdruck die bessere Wahl. Die Materialkostenersparnis wiegt den Mehraufwand der Granulatverarbeitung erst ab einer gewissen Materialmenge auf.

Was bedeutet das BSFZ-Siegel?

Das BSFZ-Siegel bescheinigt Unternehmen, die mindestens einen positiven Bescheid durch die Bescheinigungsstelle Forschungszulage (BSFZ) erhalten haben, ihre FuE-Tätigkeit. Es belegt, dass eine unabhängige Stelle die Entwicklungsarbeit als förderfähige Forschung und Entwicklung eingestuft hat.

Entwickelt Meltingplot Drucker und Material selbst?

Ja. Drucksysteme, Steuerung und Hochleistungsfilamente entstehen in eigener Entwicklung in Kiel. Die druckprozessrelevanten Baugruppen werden für die Lasten des Großformat-FFF neu ausgelegt, statt Standardkomponenten aus dem Hobby-Segment zu übernehmen. Diese Entwicklungstätigkeit ist durch die Forschungszulage staatlich anerkannt.