Verfahren:
- FDM (Fused Deposition Modeling): FDM ist eines der am weitesten verbreiteten 3D-Druckverfahren. Es funktioniert, indem ein schmelzfähiges Material, meist Kunststoff, in Form von Filamenten durch eine erhitzte Düse extrudiert wird. Das Material wird schichtweise aufgetragen, wobei jede Schicht beim Abkühlen aushärtet. Der Druckkopf bewegt sich in horizontaler und vertikaler Richtung und baut das Objekt von unten nach oben auf. FDM ist besonders kostengünstig und eignet sich gut für funktionale Prototypen sowie für die Herstellung von Bauteilen aus Thermoplasten wie PLA, ABS und PETG.
- SLA (Stereolithographie): SLA ist ein Verfahren, das flüssiges Harz verwendet, das durch Licht (meist UV-Licht) gehärtet wird. Ein Laser oder eine Projektorquelle härtet das Harz schichtweise aus, um das 3D-Objekt zu erstellen. Im Vergleich zu FDM bietet SLA eine höhere Detailgenauigkeit und eine glattere Oberfläche. Das Verfahren ist ideal für Anwendungen, bei denen feine Details und hohe Präzision erforderlich sind, wie in der Schmuck- oder Zahnmedizinindustrie. Allerdings sind die verwendeten Harze in der Regel teurer und es können spezielle Nachbearbeitungsschritte notwendig sein.
- SLS (Selective Laser Sintering): SLS verwendet ebenfalls einen Laser, um Material, meist Pulver aus Kunststoffen, Metallen oder Keramiken, schichtweise zu verschmelzen und ein Objekt zu bilden. Der Laser schmilzt das Pulver an den vorgesehenen Stellen, sodass die Schicht zusammenhält, während die restliche Pulvermasse das Objekt stützt. Nach dem Druckvorgang wird das überschüssige Pulver entfernt. SLS ist besonders für die Herstellung komplexer, funktionaler Teile geeignet, da es eine hohe Materialfestigkeit und Designfreiheit bietet. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie sowie für die Herstellung von Prototypen verwendet.
Jedes dieser Verfahren hat seine spezifischen Vorteile und eignet sich je nach Bedarf für unterschiedliche Anwendungen.
Materialien:
- PLA (Polylactic Acid): PLA ist eines der beliebtesten und am häufigsten verwendeten 3D-Druckmaterialien, insbesondere für Anfänger. Es handelt sich um einen biologisch abbaubaren Kunststoff, der aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr gewonnen wird. PLA ist einfach zu drucken, hat eine niedrige Schrumpfrate und gibt beim Druck kaum unangenehme Dämpfe ab. Es eignet sich gut für Prototypen, Dekorationsobjekte und Modellbau. PLA hat jedoch eine begrenzte Hitzebeständigkeit und ist nicht besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen.
- ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene): ABS ist ein robuster, hitzebeständiger Kunststoff, der sich gut für funktionale Teile eignet, die höhere Belastungen aushalten müssen. Es hat eine bessere Schlagfestigkeit und Temperaturbeständigkeit als PLA und wird häufig in der Automobilindustrie und bei der Herstellung von technischen Bauteilen verwendet. Das Material neigt jedoch zu Verzug und Rissen, wenn es ohne beheizte Druckplatte oder in unzureichend belüfteten Räumen gedruckt wird. Beim Druck entstehen Dämpfe, die eine gute Belüftung erfordern.
- TPU (Thermoplastic Polyurethane): TPU ist ein flexibles und gummiartiges Material, das sich hervorragend für den Druck von elastischen, stoßdämpfenden oder flexiblen Bauteilen eignet. Es hat eine hohe Abriebfestigkeit und ist sehr widerstandsfähig gegenüber Öl, Fett und Chemikalien. TPU wird oft für die Herstellung von Gummiteilen, Dichtungen, Handyhüllen und anderen flexiblen Objekten verwendet. Da TPU relativ weich ist, erfordert es eine präzise Drucksteuerung und kann schwieriger zu handhaben sein als starrere Materialien wie PLA oder ABS.
- PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol): PETG ist ein robustes, flexibles und sehr widerstandsfähiges Material, das eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit aufweist. Es kombiniert die Vorteile von PLA (leicht zu drucken) mit den Eigenschaften von ABS (Festigkeit und Haltbarkeit). PETG ist weniger anfällig für Verzug und Rissbildung als ABS und eignet sich gut für funktionale Teile, Behälter oder sogar Lebensmittelverpackungen. Es ist auch hygroskopisch (zieht Feuchtigkeit an), sodass es vor der Lagerung trocken gehalten werden muss.
- PA12 (Polyamid 12): PA12 ist ein hochfestes, langlebiges Material, das besonders für industrielle Anwendungen geeignet ist. Es bietet eine hohe Zähigkeit, chemische Beständigkeit und Wärmebeständigkeit. PA12 wird häufig in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt sowie für funktionale Prototypen und Endprodukte verwendet. Es hat eine geringe Wasseraufnahme, was es stabiler in feuchten Umgebungen macht. Aufgrund seiner Eigenschaften ist PA12 ideal für die Herstellung von robusten, belastbaren Teilen, die mechanischen oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
Jedes dieser Materialien hat seine spezifischen Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen und Anforderungen geeignet machen. Die Wahl des richtigen Materials hängt von Faktoren wie der benötigten Festigkeit, Flexibilität, Temperaturbeständigkeit und dem Verwendungszweck des 3D-Drucks ab.
Prozess Einzelheiten:
Erklärung der Fülldichte: Die Fülldichte gibt an, wie stark ein Bauteil gefüllt ist. Eine höhere Fülldichte führt dazu, dass das Füllmuster dichter wird und mehr Material verbraucht wird. Bei einer geringeren Fülldichte wird weniger Material eingesetzt, was zu einer verringerten Stabilität führt. Bei einer Fülldichte von 100 % besteht das Bauteil aus vollständig durchgehendem Material.
Die Oberfläche des Bauteils bleibt unabhängig von der Fülldichte konstant und verändert sich nicht.