3D-Druck-Kosten berechnen: Material, Strom und Druckzeit

Die Materialkosten eines FDM-Drucks hängen vom Objektvolumen, der Fülldichte und dem Filamentpreis ab. Ein 100-cm³-Objekt mit 20 % Infill verbraucht etwa 49,6 g PLA (effektiver Füllgrad 40 %).

Bei einem Marktpreis von 20 EUR/kg kostet das Material rund 0,99 EUR. Die Stromkosten fallen mit 0,23 EUR bei 200 Watt Druckerleistung und 3,3 Stunden Druckzeit gering aus (0,35 EUR/kWh). Die Gesamtkosten liegen damit bei 1,22 EUR.

Teurere Materialien wie Nylon (62 EUR/kg) oder TPU (27 EUR/kg) verschieben das Verhältnis deutlich: Derselbe Druck in Nylon kostet allein an Material über 3 EUR.

Der Strompreis spielt bei kurzen Drucken kaum eine Rolle, wird aber bei mehrstündigen Großteilen (10+ Stunden) spürbar.

Der Materialverbrauch ergibt sich aus dem Objektvolumen multipliziert mit dem effektiven Füllgrad.

Dieser Füllgrad setzt sich aus zwei Bereichen zusammen: Die Außenhülle (Wände, Ober- und Unterseite) wird immer mit 100 % Dichte gedruckt und macht bei typischen Teilen rund 25 % des Gesamtvolumens aus.

Der Rest (75 %) wird mit der eingestellten Fülldichte gefüllt – bei 20 % Infill also zu einem Fünftel. Die Formel lautet: Effektiver Füllgrad = 0,25 + 0,75 × (Infill / 100). Bei 20 % Infill ergibt das 40 %, bei 60 % Infill bereits 70 %.

Das Gewicht folgt aus Materialvolumen mal Dichte: PLA hat 1,24 g/cm³, ABS nur 1,04 g/cm³. Deshalb wiegt ein identisches Teil in ABS etwa 16 % weniger als in PLA.

In Deutschland liegt der Marktmedian (Q3 2026) für eine 1-kg-Spule bei rund 20 EUR für PLA, PETG und ABS. Überraschend: PETG kostet aktuell sogar minimal weniger als PLA.

Die Preisunterschiede zeigen sich erst bei Spezialmaterialien – TPU liegt bei ca. 27 EUR/kg und Nylon bei rund 62 EUR/kg. Budget-Filamente (Basicfil, Sunlu) gibt es ab 9–15 EUR/kg, Premium-Marken (Prusament, Extrudr) kosten 26–32 EUR/kg.

Der Kilogrammpreis allein reicht aber nicht: PLA hat eine höhere Dichte (1,24 g/cm³) als ABS (1,04 g/cm³), sodass dieselbe Spule in ABS mehr Filamentlänge und damit mehr Druckvolumen liefert.

Pro gedrucktem Kubikzentimeter ist ABS tatsächlich günstiger als PLA bei gleichem Spulenpreis.

Der Rechner schätzt die Druckzeit über den volumetrischen Fluss: Schichthöhe × Düsenbreite (0,4 mm) × Druckgeschwindigkeit. Das ergibt die extrudierte Materialmenge pro Sekunde.

Dazu kommt ein Aufschlag von 20 % für Leerfahrten, Retraction und Schichtwechsel. Im Vergleich zu echten Slicer-Berechnungen (PrusaSlicer, Cura) liegt die Abweichung bei ±15–25 %.

Der Hauptgrund: Slicer kennen die genaue Geometrie und berechnen Beschleunigungsrampen, Leerfahrten und Retraction einzeln. Für eine Vorabschätzung ohne STL-Datei ist die volumetrische Methode aber der Industriestandard.

Highspeed-Drucker (Bambu Lab, Klipper) mit 150–300 mm/s drucken real oft langsamer als berechnet, weil die maximale Schmelzleistung des Hotends (15–25 mm³/s bei Standarddüse) zum Flaschenhals wird.

Die Fülldichte (Infill) bestimmt, wie viel vom Inneren eines 3D-Drucks mit Material gefüllt wird. 0 % wäre komplett hohl, 100 % massiv. Der Standard in allen großen Slicern liegt bei 15–20 %.

Für rein dekorative Objekte (Vasen, Figuren) reichen 10–15 %. Funktionsteile, die Belastung aushalten müssen (Halterungen, Gehäuse, Werkzeuge), brauchen 40–60 %.

Mehr als 60 % bringt in Festigkeitstests nur noch minimale Verbesserung bei deutlich höherem Materialverbrauch und längerer Druckzeit.

Ein häufiger Fehler: Bei sehr kleinen Teilen mit vielen Wänden macht der Infill kaum etwas aus, weil die Außenhülle ohnehin den Großteil des Volumens füllt.

Das Infill-Muster (Gyroid, Grid, Lightning) hat weniger Einfluss auf den Materialverbrauch als die Prozentzahl selbst.

Die durchschnittliche Leistungsaufnahme eines FDM-Druckers während des Drucks liegt bei 80–250 Watt, abhängig von Modell und Heizbett-Temperatur. Ein Ender 3 verbraucht im Schnitt 95–125 W, ein Prusa MK4 etwa 80–130 W, ein Bambu Lab X1C 100–135 W.

Der größte Verbraucher ist das Heizbett (40–60 % des Gesamtverbrauchs). PLA bei 60 °C Betttemperatur zieht deutlich weniger als ABS bei 100–110 °C – gemessen auf demselben Drucker rund 40 % Unterschied.

Bei 3,3 Stunden Druckzeit und 200 W Durchschnittsleistung ergibt das 0,66 kWh, also 0,23 EUR bei 0,35 EUR/kWh. Für einen 10-Stunden-Druck sind es rund 0,70 EUR Strom.

Die Aufheizphase zieht kurzzeitig das Drei- bis Vierfache (bis 850 W bei manchen Druckern), fällt über die gesamte Druckdauer aber kaum ins Gewicht.

Filament ist ein Zylinder mit konstantem Querschnitt. Für das Standardmaß 1,75 mm Durchmesser beträgt die Querschnittsfläche 0,02405 cm² (Pi × 0,0875²). Die Filamentlänge in cm ergibt sich aus Materialvolumen (cm³) geteilt durch diese Fläche.

Praktisch bedeutet das: Eine 1-kg-Spule PLA (Dichte 1,24 g/cm³) enthält rund 335 Meter Filament. ABS (Dichte 1,04 g/cm³) kommt auf etwa 400 Meter pro Kilogramm – deutlich mehr, weil das Material leichter ist.

Die Filamentlänge ist hilfreich, um abzuschätzen, ob die aktuelle Spule für einen Druck reicht. Viele Slicer zeigen den Wert direkt an.

Für 2,85-mm-Filament (Ultimaker-Standard) ändert sich der Querschnitt auf 0,06379 cm², die Spule liefert dann nur noch rund 126 Meter pro Kilogramm PLA.

Die größte Abweichungsquelle ist der Schalenanteil. Der Rechner arbeitet mit einem pauschalen Schalenanteil von 25 % – einem Durchschnittswert für typische Teile mit 2–3 Wänden und 4 Deckschichten.

Ein Slicer berechnet den Schalenanteil aus der tatsächlichen Geometrie: Ein dünnwandiges Gehäuse kann 50–70 % Schalenanteil haben, ein massiver Block nur 5 %.

Zweitens kennt der Slicer den genauen Werkzeugweg und berechnet Beschleunigung, Retraction und Reiseweg exakt. Der Rechner schlägt dafür pauschal 20 % auf.

Drittens verwendet der Slicer die eingestellte Linienbreite (typisch 0,42–0,45 mm bei 0,4-mm-Düse statt exakt 0,4 mm) und rechnet die Extrusionsquerschnitte als Rechteck mit Halbkreisenden. Diese Unterschiede summieren sich auf ±15–25 %.

Für eine Kostenschätzung vor dem Slicen ist das ausreichend genau.