Fused Deposition Modeling:Vorteile, Nachteile und wann Sie sich dafür entscheiden sollten

Veröffentlicht am 28. März 2022

Ursprünglich veröffentlicht auf fastradius.com am 28. März 2022

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine führende additive Fertigungstechnik, die Filamente schmilzt und extrudiert und sie Schicht für Schicht auf einer Bauplattform ablegt. Da der Prozess hochgradig automatisiert ist, kann ein 3D-Druckpartner einfach Ihre digitale Datei aufschneiden, das Druckbett kalibrieren und den Auftrag starten.

Während sich FDM beim Rapid Prototyping auszeichnet, findet es auch Anwendung in der Herstellung medizinischer Geräte, im Werkzeugbau, bei Automobilkomponenten und mehr. Da es sich um die am weitesten verbreitete 3D-Druckmethode handelt, ist es wichtig, ihre Stärken und Schwächen abzuwägen, bevor man sich auf ein Projekt einlässt.

Vorteile der Fused Deposition Modeling

Geschwindigkeit ist ein Hauptvorteil von FDM. Teile können in Minuten oder wenigen Stunden hergestellt werden, was die Vorlaufzeiten erheblich verkürzt und den Design-Iterationszyklus beschleunigt. Die Technologie unterstützt auch große Baureihen und der modulare Aufbau von FDM-Druckern hält das Kosten-Größen-Verhältnis niedrig.

Materialflexibilität ist ein weiterer Vorteil. FDM akzeptiert ein breites Spektrum an Filamenten – ABS, PETG, PLA, Nylon und mehr – in vielen Farben, oft zu geringeren Kosten als harzbasierte Systeme.

Nachteile der Fused Deposition Modeling

Der Hauptnachteil ist die niedrige Auflösung. Hohe Schichthöhen bedeuten, dass feine Details schwer zu erfassen sind und fertige Teile typischerweise eine raue Oberfläche aufweisen, die eine Nachbearbeitung wie Dampfglätten, Lückenfüllen oder Epoxidbeschichtung erfordert – Schritte, die die Produktionszeit verlängern.

Die schichtweise Abscheidung führt auch zu Anisotropie; FDM-Teile sind entlang der Schichtgrenzfläche schwächer, insbesondere unter Druckbelastungen parallel zu den Schichten. Das Drucken auf abwechselnden Achsen kann die Festigkeit verbessern, aber das geringe Gewicht von FDM-Teilen kompensiert oft die geringfügige Verringerung der mechanischen Leistung.

Stützstrukturen sind bei Überhängen zwingend erforderlich und erhöhen den Materialverbrauch, die Druckzeit und den Nachbearbeitungsaufwand im Vergleich zu stützfreien Methoden wie HP Multi-Jet Fusion.

Wann sollte man sich für FDM entscheiden?

Für Projekte, die eine hohe Auflösung oder glatte Oberflächen erfordern, ist möglicherweise Stereolithographie (SLA) vorzuziehen. SLA härtet flüssiges Harz mit einem Laser aus und liefert feinere Schichthöhen und eine bessere Oberflächenqualität, allerdings typischerweise mit kleineren Bauvolumina und höheren Materialkosten.

Volumen erstellen

SLA-Drucker verfügen normalerweise über kleinere Bauplatten, wodurch die Chargengröße begrenzt ist. Für große Teile oder mehrere kleine Artikel bietet FDM eine praktischere und kostengünstigere Lösung.

Druckgeschwindigkeit

Beim Drucken kleiner Bauteile ist der Geschwindigkeitsunterschied zwischen FDM und SLA minimal. Bei größeren Teilen beschleunigt ein größerer Düsendurchmesser und eine größere Schichthöhe den FDM-Druck, allerdings auf Kosten der Auflösung und möglicherweise der Festigkeit, wenn die Füllung reduziert wird.

Materialien

SLA unterstützt biokompatible Harze, die sich ideal für medizinische Prototypen eignen. Die Materialauswahl ist jedoch auf eine Handvoll Farben beschränkt und teurer als die meisten Filamente. FDM-Filamente bieten mehr Farben, günstigere Kosten und eine höhere Ausbeute pro Materialeinheit.

Auflösung, Präzision und Oberflächenbeschaffenheit

Die gröberen Schichten von FDM erzeugen sichtbare Grate, während SLA Auflösungen von bis zu 25 µm erreichen kann, was thermische Verformungen reduziert und glattere, maßgenaue Teile liefert.

Wenn Ihr Design komplizierte Geometrien oder organische Formen umfasst oder enge Toleranzen erfordert, ist SLA normalerweise die bessere Wahl.

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Die Erschwinglichkeit und Geschwindigkeit von FDM machen es ideal für Proof-of-Concept-Modelle oder große, einfache Prototypen. Bei der Auswahl einer Druckmethode sollten die Einschränkungen hinsichtlich Auflösung und Verarbeitung berücksichtigt werden.

Das Ingenieurteam von SyBridge Technologies kann Ihnen dabei helfen, die Eignung von FDM für Ihre Anwendung zu bewerten, Designs zu optimieren und den gesamten Produktionsablauf zu überwachen – vom Schneiden bis zur endgültigen Teilelieferung.

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