Bewährte additive Fertigung vs. neue Technologien: Wann etablierte Methoden wählen?

Fused Deposition Modeling (FDM), manchmal Fused Filament Fabrication (FFF) genannt, ist ein Fertigungsverfahren seit Beginn der additiven Technologie. S. Scott Crump entwickelte und kommerzialisierte es Ende der 1980er/frühen 90er nach Gründung von Stratasys – FDM wurde zum Synonym für 3D-Druck, wie ihn viele heute verstehen.

FDM-3D-Drucker extrudieren Thermoplast-Filamente durch eine beheizte Düse und tragen Schichten geschmolzenen Kunststoffs auf eine Bauplattform auf. Nach Abkühlung der Schichten ist das Teil fertig.

Fertigung mit FDM-Technologie ist oft simpler und geradliniger als neuere additive Technologien wie Carbon Digital Light Synthesis (DLS), Stereolithografie (SLA) oder HP MultiJet Fusion (MJF) – nur Hitze und Kunststoff, keine Wannen, Harze, UV-Licht nötig.

High-End-additive Technologien wie DLS und MJF sind spannend und versprechen neue Möglichkeiten – aber nicht automatisch die beste Wahl für jedes Projekt. Oft übersehen Produktteams – angelockt von Neuheit und Aufregung neuer 3D-Drucktechnik – die Vorteile etablierter additiver Verfahren wie FDM. In vielen Fällen liefert FDM tatsächlich die besten Ergebnisse.

Warum etablierte additive Fertigung gegenüber neuer 3D-Drucktechnik wählen?

Ingenieure sollten etablierte additive Verfahren in Betracht ziehen, da diese Jahrzehnte der Praxiserprobung hinter sich haben. FDM ist seit Jahrzehnten im breiten Einsatz – der Wissensbestand ist robuster als bei neueren Technologien. Da Ingenieure den FDM-Prozess und seine Limitierungen kennen, können sie mit Vertrauen bauen und innovative Designs erproben.

Bei Materialoptionen übertrifft etablierte additive Fertigung diverse 3D-Drucktechnologien. FDM ist kompatibel mit einer breiten Palette Thermoplaste – von ABS über Nylon bis TPU –, die seit Jahren getestet, reguliert und bewährt sind. Ingenieure, die andere Kunststoffverfahren (z. B. Spritzguss) nutzen, können denselben Werkstoff auf einer FDM-Maschine verarbeiten.

Im Vergleich: Materialien jüngerer 3D-Drucktechnologien werden noch evaluiert – in 5–6 Jahren könnte sich herausstellen, dass das Material der letzten Serie nicht optimal für Langzeitleistung war. Etablierte additive Fertigung eliminiert diesen Schmerzpunkt.

Zudem ist FDM die einzige additive Technologie, die mit ULTEM® (PEI) kompatibel ist – dem einzigen Hochleistungsthermoplast, der für die Luftfahrt zugelassen ist. Durch etablierte additive Fertigung können Ingenieure anspruchsvollere, innovative Use Cases in streng regulierten Branchen verfolgen.

Ein weiterer Faktor für breitere Design- und Engineering-Flexibilität im FDM-Prozess: physische Größe der FDM-Maschinen und ihrer Bauraum. FDM-Maschinen sind generell größer als neue 3D-Drucktechnologien – ermöglicht größere Bauteile. MJF, SLA, DLS bieten kleinere Bauraum, limitieren Bauteilgröße.

Schließlich ist FDM beim Rapid Prototyping generell zuverlässiger als neue 3D-Drucktechnik. Der Prozess ist schnell, zuverlässig, effizient, ideal für multiple Prototypen ohne Kostentreiber.

Auswahl zwischen additiven Fertigungstechnologien

Diese Vorteile nichtwithstanding, hat etablierte additive Fertigung Nachteile. Beispiel: FDM wird generell nicht für verbrauchernahe Produkte oder Anwendungen empfohlen, die saubere Oberflächen erfordern, da Filamentextrusion oft spürbare Texturunterschiede hinterlegt. Winzige Features oder Gitterstrukturen per FDM zu erstellen, kann herausfordernd sein. In solchen Fällen ist neuere 3D-Drucktechnik sinnvoller.

Bei der Entscheidung zwischen additiven Technologien sollten Größe und Geometrie zuerst betrachtet werden – diese grenzen den Pool potenzieller Prozesse stark ein. Für große Kunststoffteile ist FDM wahrscheinlich unter den besten Optionen.

Für moderat große Teile steht ein breiteres Prozessspektrum offen – wobei Carbon DLS nur für Teile kleiner als eine Handfläche empfohlen wird. Für verbrauchernahe Produkte mit feinen Details/hoher Auflösung: DLS, SLS, MJF eingrenzen.

Nach Größe und Form können Teams granularer werden: Materialien, Kosten, Produktionsgeschwindigkeit, Volumen u. a.

Bessere Teile mit Expertenrat bauen

Bei additiver Fertigung ist neu nicht immer besser. FDM wurde vor über 30 Jahren entwickelt, zählt aber immer noch zu den Top-additiven Technologien für Rapid Prototyping und große Bauteile.

Zudem übertrifft es diverse 3D-Drucktechnologien bei verfügbaren Materialien. Dennoch gibt es Fälle, wo neue 3D-Drucktechnik etwas bietet, was etablierte additive Fertigung nicht kann. Produktteams müssen Due Diligence betreiben, um die Best-Fit-additive Technologie für ihr Projekt zu wählen.

Unser Team bei Fast Radius hat umfangreiche Erfahrung mit FDM und neueren additiven Technologien. Wir helfen Ihnen, den richtigen Prozess für Ihr Projekt zu wählen und bieten DFM-Support für alle angebotenen Technologien. Sehen Sie unsere additive Fertigungs- und Designarbeit für Kunden wie Satair, Colgate-Palmolive, Steelcase. Wir bringen Ihr Projekt auf das nächste Level. Kontaktieren Sie uns noch heute.

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