3D-Printing

Das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modelling) oder auch das FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) wird zu Deutsch auch als Schmelzschichtung oder Düsenschmelzverfahren bezeichnet. Es ist eines der gängigsten Verfahren im 3D-Druck-Bereich und wurde Ende der Achtzigerjahre durch Scott Crump entwickelt. Hierbei wird Ihr ausgewählter Kunststofffilament (beliebt sind zum Beispiel die Kunststoffe ABS oder PLA) zum Schmelzen gebracht und schichtweise durch einen Extruder auf einem Druckbett aufgetragen. Welche Düse für das Auftragen verwendet wird, ist abhängig von dem ausgewählten Material, welches für Sie für Ihr Objekt benötigen. Das Material bestimmt unter anderem auch über die Temperaturen der Düse, des Druckbettes und des Bauraums, sowie über die Geschwindigkeit, mit der das Material extrudiert wird.

Der große Vorteil in diesem Verfahren liegt in der breiten Auswahlmöglichkeit bei den Materialien. Für die unterschiedlichsten Eigenschaften findet sich der passende Kunststoff für Ihr Objekt, wie beispielsweise bei Anforderungen zur Temperatur- und UV-Beständigkeit oder hinsichtlich der Stabilität. Das FDM- oder FFF-Verfahren eignet sich daher vor allem für die Produktion von Einzelstücken oder Kleinserien wie für die Herstellung von Werkzeugen, Teilen für die Automatisierungstechnik oder den Maschinenbau sowie für den Bau von Prototypen, Vorrichtungen oder Designobjekten.

Beim SLA-Verfahren (Stereolithografie-Verfahren) oder auch dem DLP-Verfahren (Digital Light Processing-Verfahren) entsteht Ihr Objekt mithilfe von Lichttechnik innerhalb eines mit flüssigem Kunstharz (Photopolymer) gefüllten Beckens. Beide Verfahren werden sehr häufig im 3D-Druck eingesetzt, wobei das SLA-Verfahren noch ein wenig feiner arbeiten kann als das DLP-Verfahren. Die Lichtquellen differenzieren sich; So arbeiten wir beim SLA-Verfahren mit einem Laser und beim DLP-Verfahren mit einem LCD-Display oder einem DLP-Projektor. Die Verfahren mittels eines Kunstharzbeckens sind die Ursprünge der 3D-Druck-Methoden und wurde durch die stetige Weiterentwicklung zu einer kostengünstigen Möglichkeit, hochgenaue, isotrope und wasserdichte Prototypen und Endverbrauchsteile herzustellen.

Beim SLA-Verfahren werden die einzelnen Schichten mittels Laser in das Becken projiziert und lassen das Kunstharz an den gewünschten Stellen erstarren. So entsteht ein Objekt, dessen Strukturen noch feiner gestaltet werden können als beim FDM-Verfahren. Diese hohe Druckqualität eignet sich besonders für funktionalen Prototypen-, Modell-, Formen- und Werkzeugbau und erfüllt dabei branchenflexibel von der Medizin bis hin zum Schmuckdesign exakte Anforderungen. SLA-Harzformulierungen decken daher ein breites Spektrum für optische, mechanische und thermische Eigenschaften ab.

Nachdem das flüssige Kunstharz in ein ausgehärtetes Kunststoffobjekt transformiert wurde, ist das Material noch weich und instabil, weshalb bei diesen beiden Verfahren eine Stützstruktur mitgedruckt wird. Erst nach dem Reinigen in einer Waschanlage und Aushärten werden die feinen Stützen entfernt. Dazu wird Ihr Objekt in einem Härteofen rundum mit UV-Licht bestrahlt, um in die finale Festigkeit zu erlangen. Je nach Eigenschaft und Anforderung variieren die Härtetemperaturen und die Verweildauer für die einzelnen Modelle.

Beim SLS-Verfahren (Selektives Lasersintern) entsteht Ihr Objekt durch Pulver und Energie, ganz ohne Bindemittel. Die Energiequelle ist ein Laser, der punktuell “selektiv” nach Ihrer CAD-Datei das Bauteil oder den Prototypen aus einem pulverisierten Kunststoff herausarbeitet.

Das erlaubt eine präzise Produktion, die, anders als beim SLA-Verfahren ohne zusätzliche Stützstrukturen möglich ist. Dadurch können auch beinahe unmögliche 3D-Druck-Ergebnisse mühelos produziert werden. Das extrem feine Materialpulver wird mittels einer Walze Schicht für Schicht aufgetragen und anschließend mit einem Laserstrahl lokal verschmolzen.

So ist es möglich, besonders gleichmäßige, glatte Oberflächen zu erzielen. Wichtig bei diesem Verfahren ist ein anschließend langsames und kontinuierliches Abkühlen, um potenziellen Verformungen entgegenzuwirken. Im finalen Produktionsschritt werden letzte Pulverreste durch Sand und Glasperlen innerhalb einer Reinigungsstation entfernt.