FDM - Fused Deposition Modeling (Filament Druck)

 

Der Druckvorgang:

Mithilfe eines sog. “Extruders” wird strangförmiges Filament aufgeschmolzen und durch eine Düse gedrückt. Vorausgehend wird das ursprüngliche 3D Modell in einem Slicing-Programm in ein maschinenlesbares Schichten- bzw. Linienmodell umgewandelt. Dieses Maschinenprogram führt der Drucker dann Schicht für Schicht aus.

 

Anwendungen:

Frühe Prototypen

Aufgrund des schnellen und kostengünstigen Verfahrens können frühere Prototypen iterativ getestet und ggf. korrigiert werden.

Mechanische Funktionsteile

Mithilfe stärker belastbarer Materialien (z.B. ABS, PETG, Ultem, Peek, usw. ) können stabile und schlagfeste Funktionsbauteile hergestellt und eingesetzt werden.

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Vorteile FDM:

  • kostengünstiges Verfahren
  • Bauteile sind sehr formstabil
  • schnelle Lieferzeiten möglich
  • je nach Bauteilgeometrie und Material sind keine Nacharbeitungsverfahren notwendig
  • kostengünstige Kleinserien von Bauteilen ohne hohe qualitative Anforderungen möglich
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Nachteile FDM:

  • das Verfahren ist nicht für komplexe Bauteile geeignet
  • Überhänge müssen ab einem bestimmten Winkel mit Stützstrukturen stabilisiert werden, welche nach dem Druck zu entfernen sind
  • Soll ein Volumenkörper als Vollmaterial gedruckt werden, kann dies zu sehr hohen Druckzeiten führen. Um hier ein gutes Verhältnis aus Stabilität und Druckzeit zu generieren kann der Grad der Füllstruktur („Infill“) angepasst werden
  • Druckschichten als Rillen an der Oberfläche zu sehen
  • Bauteile sind nicht isotrop und können entlang der Schichten aufreißen. Dennoch ist die mechanische Belastbarkeit in x-y-Richtung (Ausrichtung auf dem Druckbett) sehr gut

SLS - Selektives Lasersintern

Der Druckvorgang:

Dünne Schichten eines sehr feinen Kunststoffpulvers (meist PA12) werden mithilfe eines Rakels oder einer Walze auf eine Buildplatte aufgetragen. Das CAD-Modell wird mithilfe eines sog. Slicers in ebenso dünne Schichten geteilt und in der Maschine geladen. Ein Laser fährt dann im anschließenden Produktionsprozess die Kontur sowie die Füllung des Bauteils ab und verbindet die dünnen Schichten des Kunststoffpulvers.

 

Anwendungen:

Funktionsprototypen

Funktionale Prototypen sowie Design-/Konzept-Prototypen lassen sich mit diesem Verfahren sehr gut verwirklichen.

Kleinserien

Die niedrigeren Produktionskosten (bei höherer Stückzahl) und die Möglichkeit, komplexe Geometrien in einem Arbeitsschritt zu erstellen, machen das Lasersintern zu einem der bedeutendsten Technologien zur Herstellung von additive gefertigten Kleinserien.

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Vorteile SLS:

  • keine zusätzlichen Stützstrukturen notwendig, da das umliegende feine Pulver diese Aufgabe übernimmt
  • sehr breites Einsatzspektrum für Prototypen und Funktionsbauteile (mechanisch belastbar, hitzebeständig, leicht)
  • Innenander verzahnte bewegliche Bauteile können in einem Stück gedruckt werden
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Nachteile SLS:

  • raue Oberfläche

SLA - Stereolithografie

 

Der Druckvorgang:

Bei der Stereolithografie wird mithilfe eines UV-Lasers ein flüssiges Photopolymer (ein Harz) ausgehärtet. Dabei wird das Bauteil aus einem Reservoir des flüssigen Polymers Schicht für Schicht “herausgezogen”.

 

Anwendungen:

Funktionsprototypen

Als älteste generative Rapid Prototyping Technologie stellt SLA das heutzutage führende Verfahren für Funktionsprototypen dar. Die hohe Genauigkeit sowie die Detailauflösung ist hier insbesondere zu erwähnen. Einzig mit der Hitzebeständigkeit und der mechanischen Belastbarkeit muss man bei SLA Abstriche machen. Hierfür ist SLS als Verfahren vorzuziehen.

 

Urformen

Aufgrund der hohen Auflösung und der sehr glatten Oberfläche eignet sich SLA optimal für das Urformen zum Abguss von bspw. Vakuumguss-Verfahren. Ebenso wird SLA in der Schmuckindustrie häufig zur Erstellung von ausbrennbaren Grundformen angewendet.

 

Visuelle filigrane Prototypen und Detailmodelle

Auch für visuelle Prototypen wird die Detailgenauigkeit von SLA geschätzt.

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Vorteile SLA:

  • SLA ermöglicht es Bauteile mit geringen Toleranzen zu fertigen
  • die zudem eine glatte und hochwertige Oberfläche aufweisen
  • sehr feine Details sind darstellbar
  • kurze Produktionszeiten
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Nachteile SLA:

  • geringere mechanische und thermische Belastbarkeit
  • Stützstrukturen und dadurch Nacharbeit notwendig