3D Druckverfahren und Funktionsweise

Fused Deposition Modeling [FDM]

Im FDM-Verfahren wird im beheizten Druckkopf (Extruder) des 3D-Druckers ein Polymerfaden (Plastikfaden) aufgeschmolzen und in XYZ-Richtung schichtweise auf das Druckbett aufgetragen. Die einzelnen Schichten werden dabei fest miteinander verbunden. Die minimale Schichtdicke beträgt in Z-Richtung (Höhe) 200µm. Verfahrensbedingt ist die erreichbare Auflösung relativ gering, begrenzt auf ca. 400µm, die einzelnen Schichten sind bei genauer Betrachtung noch erkennbar.

Die Vorteile des FDM-Verfahrens sind eine große Materialvielfalt, viele verschiedene Farben und die kostengünstige Herstellung von einzelnen 3D Druckobjekten.

Funktionsweise

Oberfläche

Auflösung bis ca. 0,4 mm

Teilgrößen bis max. 250 x 210 x 210 mm möglich

Toleranzen FFF:
bis 50mm: +/- 020mm
ab 50mm: +/- 0,4%

Stückzahl / Kosten

ein schnelles und kostengünstiges Verfahren für Einzelstücke und kleinere Stückzahlen

Material

viele unterschiedliche Materialien (Polymere) und Farben verfügbar,

z.B. ABS, PETG, TPU

Einsatzgebiete

Modelle und Funktionsmuster in Architektur und Wissenschaft, räumliche Visualisierung von Planungsentwürfen

Sehr gute Alternative zum Spritzguss bei Kleinmengen -> schnell und deutlich preiswerter

Ersatzteile, Halterungen, etc.

Stereolithografie [SLA]

Das Stereolithografie-Verfahren (SLA) ist ein sehr ausgereiftes 3D-Druckverfahren, bei dem ein UV-härtendes Photopolymer-Harz als Werkstoff eingesetzt wird. Das flüssige, ungehärtete Harz befindet sich in einem Bad, in dem sich ebenfalls das Druckbett befindet. Die oberste Photopolymerschicht wird mittels UV-Laser gehärtet, danach senkt sich das Druckbett immer um jeweils eine Schichtdicke in das flüssige Harz. Anschließend wird wieder diese oberste Harzschicht gehärtet und so Schritt für Schritt das gesamte Objekt im flüssigen Kunststoff-Bad gehärtet.

Beim SLA-Verfahren werden besonders filigrane Strukturen und genaue Oberflächen bzw. Konturen erzielt, es ist eines der genauesten 3D-Druckverfahren.

Die erreichbare Auflösung liegt bei 25µm, 3D Drucke im SLA-Verfahren besitzen eine hohe Präzision. Sie kommen z.B. in der Schmuckherstellung oder der Dentaltechnik zum Einsatz.

Funktionsweise

Oberfläche

sehr genaues und präzises Fertigungsverfahren

Auflösung bis 25 µm möglich

Teilgrößen bis ca. 145 x 145 x 175 mm möglich

Stückzahl / Kosten

Einzelstücke bzw. kleine Stückzahlen bis maximal 10 Objekte bei vergleichsweise hohen Kosten gegenüber dem SLS Verfahren

Material

Harz in verschiedenen Härtegraden (auch gummieelastisch) und Farben

Einsatzgebiete

Modellierung in der Dental- und Schmuckindustrie

Filigrane Strukturen und Objekte

Selektives Lasersintern [SLS]

Das von HP genutzte Jet Fusion ist ein pulverbasiertes Schmelzverfahren, wobei das Werkstück (3D Druckobjekt) in einem Pulverbett mit fast 100% Dichte isotrop gefertigt wird.

Über einen Druckkopf wird eine wärmeleitende Flüssigkeit (fusing agent) auf die oberste Pulverschicht auf die Stellen aufgetragen, wo das Bauteil entstehen soll und diese anschließend fixiert (verschmolzen). Zur besseren Oberflächen- und Konturenschärfe wird in einem zweiten Schritt an den Rändern der ersten Schicht des Druckobjektes eine weitere wärmeleitende Flüssigkeit (detail agent) mit 1.200 dpi aufgebracht und fixiert, wodurch scharfe und exakte Konturen entstehen. Danach wird eine neue Pulverschicht aufgetragen. Diese Schritte wiederholen sich bis zur kompletten Fertigstellung. Die Schichthöhe beträgt jeweils 80µm.

Das Verfahren ist sehr produktiv und genau. Zudem ist es kosteneffizient und sehr gut für Kleinserien geeignet, wo es teilweise bis zu 5.000 Stück Losgröße kostengünstiger als Spritzguss ist. Als Material kommt Polyamid 12 (PA12) zum Einsatz

Funktionsweise

Oberfläche

Auflösung bis 0,2 mm
(Toleranz 0,2 %)

Teilgrößen bis 230 x 230 x 230 mm

Stückzahl / Kosten

genaues Fertigungsverfahren auch für hohe Stückzahlen bis 1000 Stück

Material

Sintern von Polyamid 12 (PA12)

Einsatzgebiete

mechanisch hoch belastbare und isotrope Druckobjekte

z.B. Lagerbuchsen, Zahnräder, Gehäuseteile