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FDM vs. SLA – Aufschlüsselung des 3D-Druckprozesses

3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, wird verwendet, um einen von vielen verfügbaren Prozessen zu beschreiben, bei denen eine digitale Datei in ein festes, dreidimensionales Objekt umgewandelt wird. Ein 3D-Drucker legt wiederholt aufeinanderfolgende Materialschichten ab oder verschmilzt sie miteinander und zeichnet die Querschnittsform der Datei nach, bis ein physisches Objekt Gestalt annimmt.


Fused Deposition Modeling (FDM) und Stereolithographie (SLA) sind die bevorzugten 3D-Druckverfahren für Profis und Hobbyisten und bieten eine beträchtliche Designflexibilität für Prototyping, allgemeine Teilefertigung und Kleinserienfertigung. Beide sind in der Lage, ähnliche Teileergebnisse zu erzielen, aber Details sind immer wichtig, wenn Sie das beste 3D-Verfahren und Material für den Job auswählen.


Beim FDM wird geschmolzener Thermoplast auf eine Bauplattform extrudiert, wobei Schicht auf Schicht verschmilzt, bis eine 3D-Form entsteht. FDM-Filamente reichen von biologisch abbaubarem PLA-Kunststoff bis hin zu robuster, schlagfester Kevlar-Verstärkung und machen es extrem vielseitig für alles, von Prototypen bis hin zu industriellen Werkzeugen und Vorrichtungen. FDM-3D-Drucker sind auch anpassbar, sodass Sie eine größere Auswahl an Druckeinstellungen und Hardware-Add-Ons für eine wachsende Anzahl von Materialien haben. Bei SLA verfolgt ein UV-Laser oder Lichtprojektor nacheinander jede geschnittene Schicht des Objekts und härtet lichtempfindliche Harzschichten zu einem gehärteten Kunststoff aus, bis eine 3D-Form entsteht.


FDM


Vorteile von FDM


Es gibt eine Reihe von FDM-Thermoplasten und -Filamenttypen, die praktisch jede Industrie- oder Anwendungsanforderung erfüllen. FDM-3D-Drucker verfügen über größere Bauvolumina als SLA-Drucker, sodass sie neben dem Prototyping von gebrauchsfertigen Teilen und Modellen in Originalgröße auch bestimmte kurzfristige additive Fertigungsaufgaben ausführen können.


Traditionelle Filamente entwickeln sich mit integrierten Eigenschaften wie Säure- und Chemikalienbeständigkeit, geringe Reibung und hohe Festigkeit weiter. Neuere FDM-Filamente enthalten Schnittfasermischungen wie Polycarbonat und Kohlefaser, um starke, leichte und formstabile Teile herzustellen. FDM-3D-Drucke können von kleinen Ersatzteilen für Oldtimer bis hin zu Werkzeugen und Vorrichtungen für Luft- und Raumfahrtunternehmen reichen, was sie zur besseren Wahl für Objekte macht, die mechanische Funktion und Leistung erfordern. Einige FDM-Drucker, wie der X7-Drucker der Industrieserie von Markforged, können mit einer Schichthöhe von 50 Mikrometern drucken, wodurch das typische FDM-Verhalten überwunden und Teile mit minimalen oder keinen sichtbaren Schichten und einem glatten, gleichmäßigen Finish produziert werden.


Bei den Desktop- oder Industriedruckern von Markforged sind Konfigurationselemente wie die Auswahl des richtigen Materials, der richtigen Einstellungen und der Hardware bereits vorhanden, sodass keine Benutzerkonfiguration erforderlich ist, um Delamination, die richtige Druckgeschwindigkeit und eine falsche Filamentablage zu bekämpfen. Während die Sicherstellung, dass das Teil ein guter Kandidat für den Druck ist, immer noch Teil des Prozesses ist, ist es nicht erforderlich, Temperaturen oder Geschwindigkeiten anzupassen, um einen erfolgreichen Druck zu gewährleisten.


Weitere Informationen zu Markforged-Druckern

Nachteile von FDM


Im Allgemeinen zeigen sich aufgrund der niedrigeren Druckauflösungen von FDM manchmal oberflächliche „Schichtlinien“ aus dem Prozess – selbst bei feinen Detaileinstellungen. Auch als „Rippen“ bezeichnet, ist zusätzliches Polieren und Schleifen erforderlich, um überhaupt mit den glatten Oberflächen eines SLA-Drucks vergleichbar zu sein. Wenn Sie hochfeste Prototypen ohne Betonung von Oberflächendetails herstellen, spielt dies keine Rolle.


Typischerweise ist der FDM-3D-Druckprozess auch anfällig für Temperaturschwankungen, wodurch thermoplastisches Filamentmaterial langsamer/schneller abkühlt und eine Oberflächendelaminierung (Schichttrennung, Verzug) verursacht wird. Der FDM-Prozess umfasst eine ganze Reihe von beweglichen Teilen, die alle gemeinsam die Aufgabe haben, das Objekt zu formen. Jedes Problem mit dem Druckkopf, dem Extrusionssystem oder der Hot-End-Baugruppe führt letztendlich zu Problemen während des Druckvorgangs. Daher müssen Sie beim Vorbereiten und Schneiden Ihres 3D-Modells sorgfältig auf Druckeinstellungen, Hardware- und Materialspezifikationen achten.


SLA


Vorteile von SLA


SLA-3D-Drucke können Auflösungen von nur 25 Mikrometer erreichen, was zu glatten, detaillierten Oberflächen führt, die von FDM konkurrenzlos sind und Spritzgussteilen ähneln. Es eignet sich am besten für Präsentations- oder „Proof of Work“-Konzeptmodelle, organische Strukturen, Teile mit komplexen Geometrien, Figuren und andere einzigartige Formprototypen.


Dank des unglaublich genauen Härtungsprozesses des UV-Lasers bieten SLA-3D-Drucke engere Maßtoleranzen. Dies liegt daran, dass es während des Verschmelzens der Schichten keine Wärmeausdehnung gibt, was es ideal für extrem genaue Prototypen wie Schmuckpfosten, medizinische Implantate, komplizierte Architekturmodelle und andere kleine Komponenten macht.


Nachteile von SLA


Aufgrund der spröden Eigenschaften des ausgehärteten Harzmaterials sollten nur SLA-Harzformulierungen in technischer Qualität für Teile verwendet werden, die mechanischer Beanspruchung oder zyklischer Belastung ausgesetzt sind. Ansonsten sind die meisten Standardharze ideal für filigrane, detailreiche Strukturen für Präsentationszwecke, wie zum Beispiel kosmetische Prototypen. Es gibt heute kein SLA-Harz auf dem Markt, das in Bezug auf Festigkeit und mechanische Leistung mit Filamenten wie Polycarbonat, Nylon oder anderen zähen FDM-Materialien vergleichbar ist.


SLA-3D-Druckharze kosten in der Regel mehr und ergeben weniger Teile pro Harzeinheit als FDM-3D-Druck-Filamentspulen. Sie haben im Vergleich zu FDM-3D-Druckern ein erheblich geringeres Bauvolumen und sind nicht für Volumenjobs geeignet.


FDM vs. SLA


Der erste Schritt besteht darin, sich immer für das beste Werkzeug für den Job zu entscheiden. FDM und SLA haben beide ihre Vorteile und können für ganz unterschiedliche Aufgaben oder in Verbindung mit mehrteiligen Baugruppen verwendet werden. Wenn Sie feine Feature-Design-Prototypen erstellen möchten, ist SLA die bessere Option. Andernfalls ist FDM vielseitiger für Teile im gesamten Produktionsprozess, von der Konstruktion über die Fertigung bis hin zur Wartung.


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