Grundlegender Leitfaden zum Fused Deposition Modeling (FDM) – schneller, genauer und kostengünstiger 3D-Druck

Fused Deposition Modeling (FDM) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem eine Maschine geschmolzenes Kunststofffilament präzise extrudiert, um ein Teil zu erstellen. Das Filament wird aus einem erhitzten Ende extrudiert und in einem Zick-Zack-Muster abgelegt, um die Form des Teils von unten nach oben zu erzeugen. Die FDM-Technologie kann für das Rapid Prototyping eingesetzt werden und ist weithin für ihre Geschwindigkeit, Genauigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten bekannt. Teile sind sehr steif, insbesondere im Vergleich zum selektiven Lasersintern (SLS), wodurch sie sich hervorragend für Projekte mit Steifigkeitsanforderungen eignen.

Unser FDM-Mini-Guide bietet Informationen zu den Vorteilen, Toleranzen und spezifischen Designmerkmalen von FDM.

Echte technische Thermoplaste

Die Verfügbarkeit einer breiten Palette technischer Thermoplaste verschafft FDM einen deutlichen Vorteil gegenüber anderen 3D-Drucktechnologien.

Zusätzlich zu seiner großen Materialauswahl bietet FDM eine große Auswahl an Farboptionen.

• Weiß
• Hellgrau
• Grau
• Dunkelgrau
• Schwarz
• Gelb
• Orange
• Rot
• Grün
• Blau
• Dunkelblau
• Elfenbein
• Natürlich
• Transluzent, natürlich
• Durchscheinender Bernstein
• Transluzentes Rot

ABS:  ABS ist ein starker und stabiler Thermoplast in Produktionsqualität, der in einer Vielzahl von Farben und Materialeigenschaften erhältlich ist.

Weitere Vorteile

Komplexe Geometrien

Die Freiheit, komplexe Geometrien und komplizierte Innenstrukturen zu entwerfen und herzustellen, ist eines der großen Versprechen der additiven Fertigung. Mit 3D-Drucktechnologien können Sie Teile herstellen, die auf andere Weise nicht hergestellt werden könnten. Denken Sie über den Tellerrand hinaus!

Genauigkeit des FDM-3D-Drucks

Mit dem FDM-Service von Xometry können Sie Teile mit einer konstant engen Toleranz von +/-0,005 Zoll herstellen.

Großes Bauvolumen

Die FDM-Lösung von Xometry bietet große Bauvolumina von bis zu 36″ x 24″ x 36″.

Design-Tipp 1:Wandstärke

3D-Drucker produzieren Teile durch sukzessives Schichten von Material. Die Wandstärke wird durch die Filamentgröße begrenzt und Elemente, die dünner als das Doppelte der Filamentdicke sind, werden normalerweise nicht erfolgreich gedruckt.

Merkmale mit nur einer Filamentschicht sind schwach und ungenau. Für tragende Strukturen müssen die Wände mindestens 1,2–1,5 mm (0,047–0,06 Zoll) dick sein, um optimale Ergebnisse zu erzielen, indem Filament zwischen den Schichten ausgefüllt werden kann.

Auch Wände ohne geschlossene Profile wie Linien sind schlechter aufgelöst als solche mit kreisförmigen und geschlossenen Schleifen. Daher entsprechen dünnere, kreisförmigere Wände eher der Entwurfsabsicht als solche mit geraden Wänden.

Die empfohlene Wandstärke für tragende Wände beträgt mindestens 1,2 – 1,5 mm.

Design-Tipp 2:Ausrichtung

Die Ausrichtung von Teilen im FDM hat einen enormen Einfluss auf die Gesamtfestigkeit und das Erscheinungsbild, insbesondere bei feinen und konzentrischen Merkmalen. Konzentrische Merkmale werden am besten aufgelöst, wenn Ebenen parallel zur XY-Achse gedruckt werden. Viele feine Merkmale (z. B. Tabs) sind auch stärker, wenn sie parallel zur XY-Achse gedruckt werden.

Wenn Sie ein Teil so entwerfen, dass fragile und konzentrische Merkmale in die gleiche Richtung wachsen, können Sie die beste Ausrichtung für den Druck eines Teils ermitteln.

Die Ausrichtung des Teils ist wichtig

Design-Tipp 3:Löcher

Xometry empfiehlt, Löcher für FDM mit einem Durchmesser von mehr als 0,04 Zoll (1 mm) zu entwerfen, um eine kreisförmige Form beizubehalten. Die Ausrichtung der Löcher ist sehr wichtig und die Auflösung ist tendenziell am besten, wenn sie parallel zur xy-Achse gedruckt wird. Dies liegt daran, dass Löcher mit konzentrischen Filamentkreisen umrissen werden und nicht mit versetzten Stopps zwischen den Schichten. Um die Genauigkeit von Durchgangslöchern zu erhöhen, kann Xometry während der Nachbearbeitung Löcher bohren.

Löcher in FDM-Teilen

Design-Tipp 4:Text und kleine Details

Text und kleine Details lassen sich in FDM nur sehr schwer drucken, da viele kleine Merkmale im Druckprozess nicht registriert werden, wenn sie unter bestimmten Toleranzen liegen, wie z. B. der Dicke des Filaments. Die empfohlene Dicke, die hervorstehender Text beibehalten muss, beträgt mindestens 0,04 Zoll (1 mm), damit er richtig ausgerichtet ist. Der Text muss außerdem eine Höhe von mindestens 0,04 Zoll (1 mm) haben, es wird jedoch eine Höhe von 0,047 Zoll – 0,06 Zoll (1,2 – 1,5 mm) empfohlen, um lesbar zu sein und unerwartete Fehler zu vermeiden, was das Stapeln mehrerer Filamentschichten übereinander ermöglicht und das Risiko eines Bruchs verringert. Auch ausgeschnittener Text muss diese Toleranzen einhalten, um richtig aufgelöst zu werden. Achten Sie darauf, normale oder größere Textschriftarten zu verwenden, aber vermeiden Sie komprimiertere und kleinere Schriftarten. Für optimale Ergebnisse muss der gesamte Text außerdem parallel zur xy-Ebene ausgerichtet sein, da dadurch mehrere Ebenen sauber gestapelt werden können und „gequetschte“ Zeichen und Details vermieden werden.

Text in einer FDM-CAD-Datei

Design-Tipp 5:Tabs

Laschen sind im FDM sehr anfällig für Brüche, insbesondere bei größeren Teilen. Der erste Schritt besteht darin, die Registerkarte so groß wie möglich zu machen (die Größe hängt von der Anwendung und der Größe des Gesamtteils ab).

Die Ausrichtung der Laschen parallel zur xy-Ebene erhöht auch die Festigkeit der Lasche und verringert das Risiko eines Bruchs. Die Integration eines austauschbaren Laschendesigns ist eine weitere großartige Möglichkeit, Laschen in FDM zu verwenden, sodass Laschen separat in der besten Ausrichtung gedruckt und dann nachträglich in die Laschenausrichtung eingefügt werden können.

Registerkarten in einer FDM-CAD-Datei

Design-Tipp 6:Rippen

Eine weitere tolle Alternative zu Filets zur Erhöhung der Festigkeit von Stützstrukturen ist das Hinzufügen von Rippen. Dies liegt daran, dass Rippen die auf eine Struktur ausgeübte Kraft auf eine größere Oberfläche verteilen. Beim Erstellen von Rippen ist es wichtig, die im Abschnitt „Wandstärke“ angegebenen Toleranzen einzuhalten, um sicherzustellen, dass sie nicht zu dünn sind und entweder brechen oder beim Drucken nicht registriert werden. Aus diesem Grund beträgt die sichere Mindestrippendicke 0,06 Zoll (1,5 mm), um mehrere Filamentschichten im Inneren jeder Rippe zu ermöglichen.

Eine Rippe in einer FDM-CAD-Datei

Design-Tipp 7:Neigungswinkel

Da FDM ein Teil Schicht für Schicht wachsen lässt, führen flach geneigte Features zu einem sichtbareren Stufeneffekt.

Sichtbare Stufeneffekte durch schichtweises Wachstum

Design-Tipp 8:Messerkanten

Scharfe Winkel oder messerscharfe Merkmale können die Auflösungsgrenzen von FDM erreichen, was zu unvorhersehbaren physikalischen Eigenschaften führt. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, besteht darin, das Merkmal etwas zu verstärken.

Messerkantenmerkmale

Design-Tipp 9:Füllungen

Infill beschreibt, wie ein massives Teil während des Bauprozesses mit Material gefüllt werden soll. Xometry bietet 3 Fülloptionen mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Ultraleicht:  Die Ultralight-Füllteile von Xometry sind mit einem einzelnen Kreuzschraffurmuster gefüllt. Dies ist die leichteste und kostengünstigste Füllungsoption.

Joel Schadegg

Hey, ich bin Joel, ein technischer Content-Autor bei Xometry! Ich habe es mir zur persönlichen Aufgabe gemacht, Kunden wie Ihnen dabei zu helfen, das Beste aus der Xometry-Erfahrung herauszuholen und Erfolge bei Ihren Projekten zu erzielen, indem ich meine praktische Erfahrung in der Bedienung von Maschinen, der Bearbeitung von Teilen und der Sicherstellung der Auftragsabwicklung nutze.

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