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3D Druck im FDM-Verfahren

Das FDM 3D Druck Verfahren  (Fused Deposition Modeling) ist eines der gängigsten Rapid Prototyping Verfahren zur Herstellung von 3D Druck Teilen. Dabei wird ein Kunststofffaden (Filament) durch eine heiße Düse (Extruder) gepresst. Das digitale 3D Druck Modell wird zuvor durch ein Programm (Slicer) in viele Schichten zerlegt bzw. geschnitten und diese Schichten dann durch den FDM Drucker nacheinander, übereinander auf ein Druckbett aufgebracht. Das so entstehende 3D Druckteil ist unmittelbar nach Abschluss des 3D Druck Prozesses nutzbar.

Die Möglichkeiten der Formgebung sind beim FDM 3D Druck nahezu unbegrenzt. Jedoch gibt es Einschränkungen. Um größere Überhänge zu ermöglichen, die sonst „in der Luft“ gedruckt würden, werden Stützstrukturen (Support) benötigt. Sie entstehen während des Drucks aus dem gleichen oder einem anderen Material und müssen anschließend manuell entfernt werden.

Der 3D Druck im FDM Verfahren bietet einige Vorteile gegenüber anderen 3D Druckverfahren. 

Mit FDM Druckern kann eine große Vielfalt an Kunststoffen verwendet werden. Der verwendete Werkstoff lässt sich beliebig und ohne großen Aufwand wechseln. Ein paar geübte Handgriffe und schon kann es mit Ihrem Teil losgehen.

Beim FDM Druck Verfahren ist der Aufwand für die manuelle Nachbearbeitung z.B. für das Entfernen der Stützstruktur oder das Glätten der Oberfläche der 3D Druckteile vergleichsweise gering.

Um gewisse Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit oder Oberflächenqualität zu erreichen, muss bei anderen Verfahren mühsam und aufwendig mit verschiedensten Verfahren nachgearbeitet werden. Beim FDM 3D Druck hingegen kann die Qualität durch verschiedene Optionen an die Erfordernisse angepasst werden.

Stereolithografie - SLA 3D Druck

Die Stereolithografie, auch SLA Verfahren oder SLA Druck genannt, ist ein Rapid Prototyping Verfahren, bei dem Kunststoffe Schicht für Schicht mit Hilfe von UV Laser Belichtung zu einem Bauteil ausgehärtet werden. Hierbei bewegt sich eine Plattform innerhalb eines Beckens voller Flüssigkeit stufenweise nach unten. Ein Rakel wischt über die Oberfläche der Plattform bzw. des Bauteils auf der Plattform und sorgt so für eine gleichmäßige Schichtdicke. Anschließend fährt ein UV Laser über einen beweglichen Spiegel die auszuhärtenden Stellen detailgenau ab und verhärtet das Material.

Bei der zur Stereolithografie verwendeten Flüssigkeit, die auch Resin genannt wird, handelt es sich um einen flüssigen Kunststoff aus Einzelmonomeren wie Acryl- oder Epoxidharz. Die einzelnen Bestandteile im Harz reagieren durch die Belichtung mit dem UV Laser zu einem Polymer. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Schritte entsteht ein 3D Druck Bauteil.

Je nach Geometrie des Bauteils werden besondere Stützstrukturen im 3D Modell eingefügt und dann gedruckt, um eine ausreichende Haftung am Druckbett zu gewährleisten oder Überhänge zu realisieren. Diese müssen im Anschluss mechanisch entfernt und das Bauteil mit einem Reinigungsmittel wie Isopropanol von überflüssigem Harz befreit werden. Abhängig vom verwendeten Material und Einsatzzweck ist es teilweise notwendig, ein SLA 3D Druckteil noch unter UV Strahlung oder in einem Ofen aushärten zu lassen.

Preis/Leistung

Oberflächenqualität

Bauteilpräzision

Materialauswahl

Geschwindigkeit

Mit steigender Technologisierung ist die Stereolithografie ein wichtiges Verfahren zur Fertigung von hochpräzisen Bauteilen und Prototypen mit einer glatten Oberfläche geworden. Komplizierte Geometrien können mit hoher Genauigkeit problemlos 3D gedruckt werden. Die Anwendung des SLA Verfahrens ist durch die Einschränkungen in der Materialauswahl recht begrenzt. Bauteile, die mit Hilfe von Stereolithographie hergestellt sind, sind meist weniger UV-beständig und recht spröde im Vergleich zu Bauteilen, die mit dem FDM Verfahren hergestellt wurden.