3D-Druckverfahren für Kunststoff: Welches ist für meine Anwendung die richtige?

In der aufregenden Welt der additiven Fertigung, haben sich zahlreiche 3D-Druckverfahren entwickelt, die eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen. Von der Prototypenentwicklung bis hin zur Herstellung maßgeschneiderter Produkte hat der 3D-Druck die Art und Weise, wie wir produzieren, revolutioniert. In diesem Beitrag werden wir einen genaueren Blick auf die verschiedenen 3D-Druckverfahren werfen, welche für Kunststoffprodukte entwickelt wurden.

Was ist eigentlich 3D Druck?

Beim 3D-Druck handelt es sich um eine innovative Fertigungstechnologie. Alle 3D-Druckverfahren stellen das Bauteil schichtweise her, im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsmethoden, bei denen Materialien von einem festen Objekt abgetragen wird (subtraktive Fertigung).

Dies ermöglicht eine hochpräzise und effiziente Herstellung von komplexen geometrischen Formen und individuell angepassten Teilen, da nur dort Material erzeugt wird, wo es auch wirklich benötigt wird. So lassen sich unter anderem auch komplexe Bauteile herstellen, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht umsetzbar gewesen wären. Aufgrund der individuellen Anforderungen jedes Bauteils existieren unterschiedliche 3D-Druckverfahren.

FDM / FFF 3D-Druckverfahren

Das FDM (Fused Deposition Modeling) oder auch FFF (Fused Filament Fabrication) 3D-Druckverfahren ist eine der bekanntesten und weitverbreitetsten Formen der additiven Fertigung. In diesem Verfahren wird ein thermoplastisches Filament durch eine beheizte Düse extrudiert und Schicht für Schicht aufgebaut, um das gewünschte Objekt zu formen.

Wie funtkioniet es?
Beim FDM-Druck wird das Filament von einer Spule durch eine erhitzte Düse extrudiert, die sich horizontal und vertikal bewegen kann. Die Düse schmilzt das Filament, und die geschmolzene Kunststoffmasse wird präzise auf eine Bauplatte aufgetragen, wobei das gewünschte Objekt Schicht für Schicht aufgebaut wird. Sobald eine Schicht abgeschlossen ist, bewegt sich die Druckdüse mit dem Druckkopf leicht nach oben, und der Vorgang beginnt erneut, bis das gesamte Objekt fertiggestellt ist.

Zu den Vorteilen von diesem 3D-Druckverfahren zählen die relativ geringen Herstellungskosten sowie die Verfügbarkeit verschiedener Materialien. Beim FDM 3D-Druck ist die Auswahl der vorhandenen Materialien mit Abstand am höchsten. Zu den beliebtesten zählen PLA, PETG, ABS, TPU und Nylon. Allerdings weisen FDM-gedruckte Teile oft eine sichtbare Schichtstruktur auf und haben eine begrenzte Druckauflösung von etwa 0,1mm, was die Herstellung feiner Details erschweren kann.

Insgesamt eignet sich der FDM/FFF 3D-Druck besonders gut für Prototypen, funktionale Teile und Konzeptmodelle sowie für Anwendungen in der Produktentwicklung, der Vorrichtungs Herstellung und der Kleinserienproduktion, bei denen es auf Kosteneffizient,  Funktion und Festigkeit ankommt.

DLP und SLA 3D-Druckverfahren:

Der DLP (Digital Light Processing) und SLA (Stereolithographie) 3D-Druck sind zwei hochpräzise additive Fertigungstechnologien, die häufig für die Herstellung von hochauflösenden und detaillierten Teilen verwendet werden. Beide 3D-Druckverfahren nutzen ähnliche Prinzipien, um Objekte aus flüssigen Photopolymeren (Resin) zu erzeugen, unterscheiden sich jedoch in ihren spezifischen Arbeitsweisen und Anwendungen.

Wie funktioniert es?
Beim DLP-Druck wird ein flüssiges Photopolymerharz, auch bekannt als Resin, in einem Behälter aufgetragen, und ein digitaler Lichtprojektor projiziert ein Muster aus UV-Licht auf die Oberfläche des Harzes. Das UV-Licht härtet das Harz an den belichteten Stellen aus, während die nicht belichteten Bereiche flüssig bleiben. Durch die wiederholte Belichtung und Aushärtung entsteht das gewünschte Objekt. Der SLA-Druck basiert auf dem selben Prinzip, verwenden allerdings anstelle eines UV Lichtprojektors, einen UV Laser. 

Beide 3D-Druckverfahren bieten eine außergewöhnlich hohe Auflösung und Detailgenauigkeit, was es ermöglicht, komplexe und feine Strukturen mit glatten Oberflächen zu realisieren. Diese Präzision macht sie ideal für Anwendungen, bei denen hohe Qualitätsstandards gefragt sind, wie beispielsweise Prototypenentwicklung, die Herstellung von Zahnspangen und medizinischen Geräten sowie für Schmuck und Designobjekte. Auch Bauteile aus besonders weichen Materialien, wie beispielsweise Silikon, lassen sich mit diesem 3D-Druckverfahren sehr gut herstellen.

Allerdings sind die Herstellkosten für  für DLP- und SLA-Druckteile verglichen mit dem FDM 3D-Druck höher. Darüber hinaus ist die Größe der gedruckten Teile oft begrenzt, aufgrund des limitierten Bauraums der 3D Druck Anlage. Trotz dieser Nachteile bleiben DLP und SLA aufgrund ihrer Präzision und Vielseitigkeit beliebte Optionen für Anwendungen, die eine besonders hohe Detailgenauigkeit erfordern.

SLS 3D Druckverfahren:

Das SLS (Selective Laser Sintering) 3D-Druckverfahren ist eine fortschrittliche additive Fertigungstechnologie, die oft für die Herstellung hochwertiger und funktionaler Teile verwendet wird. Dieses 3D-Druckverfahren zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, eine Vielzahl von Materialien wie Nylon, Polyamid und sogar Metallpulver zu verarbeiten.

Wie funktioniert es?
Beim SLS-Druck wird ein Pulverbett aus dem gewünschten Material, typischerweise Kunststoff wie Nylon, in einer Druckkammer gleichmäßig verteilt. Ein Hochleistungslaser scannt dann die Oberfläche des Pulverbetts und sinteriert (verschmilzt) selektiv die Pulverpartikel an den belichteten Stellen. Auf diese Weise wird das gewünschte Objekt Schicht für Schicht aufgebaut, indem der Laser die Oberfläche des Pulverbetts entsprechend des 3D-Modells gesintert.

Zu den Vorteilen dieses 3D-Druckverfahrens zählen die Möglichkeit, eine Vielzahl von Materialien wie Nylon und Polyamid zu verarbeiten, was eine hohe Materialvielfalt und -flexibilität ermöglicht. Darüber hinaus sind keine speziellen Stützstrukturen erforderlich, da das Pulverbett das zu druckende Objekt während des Druckprozesses unterstützt. SLS-Teile weisen typischerweise eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit auf, was sie für funktionale Anwendungen geeignet macht.

Auf der anderen Seite können SLS-gedruckte Teile eine gewisse Oberflächenrauheit aufweisen, die möglicherweise nachbearbeitet werden muss, insbesondere bei komplexen Geometrien. Die Anschaffungskosten für SLS-Drucker und die zugehörigen Materialien sind in der Regel höher im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren, was die Gesamtkosten für den Druck erhöhen kann. 

Insgesamt eignet sich der SLS-3D-Druck besonders gut für die Herstellung von funktionalen Prototypen, Kleinserienbauteilen, Endprodukten und komplexen Bauteilen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Medizintechnik. Die Entscheidung für den SLS-Druck hängt jedoch stark vom Budget und den spezifischen Anforderungen des Projekts ab.

Abschließend ist es wichtig zu betonen, dass die in diesem Artikel beschriebenen 3D-Druckverfahren nur einen Ausschnitt aus der Vielfalt der verfügbaren Technologien darstellen. Es existieren zahlreiche weitere 3D-Druckverfahren, die sich in ihren Arbeitsweisen und Anwendungen unterscheiden, aber dennoch starke ähnlichkeiten mit FDM, SLA und SLS aufweisen. Diese Vielfalt zeigt die kontinuierliche Weiterentwicklung und Innovationskraft in der additiven Fertigung.

Bei der Auswahl des richtigen 3D-Druckverfahrens für Ihr Projekt ist es entscheidend, sich über die verschiedenen Optionen und der individuellen Anforderungen im klaren zu sein. Wenn Sie auf der Suche nach professionellen 3D-Druck-Services und fundierter Beratung sind, stehen wir von Smart Additive Ihnen gerne zur Verfügung. Wir bieten nicht nur eine Vielzahl von 3D-Druckverfahren an, sondern beraten Sie auch umfassend und fertigen alle Bauteile entsprechend Ihrer Wünschen und Anforderungen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr über unsere Dienstleistungen zu erfahren und wie wir Ihnen bei Ihrem nächsten Projekt helfen können!

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