Schmelzschichtungsverfahren: Ihr Leitfaden zu einer Top-3D-Drucktechnologie

Ich erinnere mich an das erste Mal, als ich einen 3D-Drucker sah. Es war auf einer großen Messe vor vielen Jahren. Es war ein kleiner Kasten. Darin bewegte sich eine kleine Spitze und baute einen winzigen Plastikfrosch. Es schien, als würde er aus dem Nichts entstehen. Es sah aus wie Magie. Diese Magie war eine 3D-Drucktechnologie, die als Fused Deposition Modeling oder FDM bekannt ist. Heute ist das FDM-Verfahren eine der beliebtesten Methoden zur Herstellung von 3D-Drucken.

In diesem Artikel werde ich Ihnen zeigen, wie diese Magie funktioniert. Ich erkläre, was FDM-3D-Druck ist und wie Sie ihn nutzen können. Ich werde Ihnen auch sagen, warum es das beste Werkzeug für das sein könnte, was Sie herstellen wollen. Sie werden die guten und die weniger guten Seiten dieses Verfahrens kennenlernen. Wenn du fertig gelesen hast, wirst du diese wirklich coole fdm-Technologie verstehen. Du wirst auch wissen, wie sie eine Datei auf einem Computer in ein echtes Objekt verwandeln kann, das du in die Hand nehmen kannst.

Was ist Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Druck wirklich?

Was ist also Fused Deposition Modeling? Man kann es sich als eine sehr intelligente Heißklebepistole vorstellen, die superschick ist. Es ist eine Art der additiven Fertigung. Das ist eine schicke Umschreibung dafür, dass man Dinge durch Hinzufügen von Material herstellt. Man schneidet kein Material weg, wie man es tun würde, wenn man einen Holzblock formt. Der Drucker verwendet einen langen Kunststofffaden, das so genannte Filament. Der Drucker schmilzt das Filament und zeichnet dann Ihr Objekt, eine sehr dünne Schicht nach der anderen.

Diese Art, Dinge Schicht für Schicht aufzubauen, macht einen 3D-Druck erst möglich. Der Drucker legt ein flaches Stück deines Objekts ab. Dieses Teil kühlt ab und wird hart. Dann legt der Drucker das nächste Stück auf dieses Stück. Dies geschieht wieder und wieder. Nach Hunderten oder Tausenden von Schichten haben Sie einen vollständigen 3D-Druck. Diese Methode ist die Hauptidee hinter dem FDM-3D-Druck. Dabei wird ein thermoplastisches Material verwendet. Ein Thermoplast ist eine Art von Kunststoff, den man schmelzen und viele Male abkühlen kann und der immer noch gut ist.

Wie funktioniert der FDM-3D-Druck?

Der Weg von einer Idee zu einem echten 3D-Druck ist ein sehr interessanter. Alles beginnt mit einem digitalen Plan. Dieser Plan wird als CAD-Datei bezeichnet. CAD steht für computerunterstütztes Design. Sie können diese Datei mit speziellen Computerprogrammen selbst erstellen. Sie können auch im Internet eine Datei finden, die bereits von einer anderen Person erstellt wurde. Diese Datei gibt der Maschine alle Anweisungen, die sie zur Herstellung Ihres Teils benötigt.

Nachdem der Drucker die Datei erhalten hat, beginnt der eigentliche 3D-Druckprozess. Der Drucker erwärmt zunächst ein spezielles thermoplastisches Filament. Es wird warm, bis es weich wie Glibber ist. Dieses Filament wird dann in eine kleine, heiße Metallspitze, die Düse, gedrückt. Dann beginnt der Drucker mit dem Extrusionsvorgang. Er drückt den geschmolzenen Kunststoff aus der Düse, während er sich über die Bauplattform bewegt. So entsteht die erste Schicht Ihres Objekts. Der thermoplastische Kunststoff wird sehr schnell kalt und wird fest. Dann senkt sich die Plattform ein wenig ab, und der Drucker beginnt mit dem Auftragen der nächsten Schicht. Auf diese Weise werden Teile hergestellt.

Welche Arten von Materialien sind mit einem FDM-Drucker kompatibel?

Eines der größten Vorteile eines FDM-Druckers ist die sehr große Auswahl an Materialien. Der Drucker funktioniert durch Schmelzen eines thermoplastischen Filaments. Es kann also fast jeder thermoplastische Kunststoff verwendet werden, der sich in ein Filament verwandeln lässt. Das bedeutet, dass es viele verschiedene Materialien gibt, die mit einem FDM-3D-Drucker kompatibel sind. Die Anzahl der verfügbaren Filamente ist wirklich groß. Das ist eine gute Sache, weil verschiedene Materialien für verschiedene Aufgaben geeignet sind.

Für Neueinsteiger und einfache Projekte werden häufig Materialien wie PLA und PETG verwendet. Sie sind einfach zu drucken und kosten nicht viel Geld. Aber FDM-3D-Druck ist nicht nur für Spaßprojekte geeignet. Für Firmenprojekte, die sehr stabile Teile benötigen, können Sie spezielle Materialien verwenden. Dazu gehören starke Kunststoffe wie Nylon und Polycarbonat. Sie können sogar ein Filament verwenden, dem Kohlefasern beigemischt sind, um Teile herzustellen, die sehr stark, aber nicht schwer sind. Sie können auch spezielle Hochleistungspolymere wie ULTEM verwenden. Diese große Auswahl an Materialien macht den FDM-Drucker zu einem sehr praktischen Werkzeug.

Was sind die besten Eigenschaften der FDM-Technologie?

Wenn ich eine Idee schnell überprüfen muss, verwende ich oft die FDM-Technologie. Warum tue ich das? Weil die Vorteile von FDM leicht zu erkennen sind. Das gilt besonders, wenn man bedenkt, wie schnell und billig es ist. Diese additive Fertigungstechnologie ist eine der schnellsten und kostengünstigsten Möglichkeiten, um ein Teil zu erhalten, das man in der Hand halten kann.

Hier sind die wichtigsten positiven Dinge, die ich gefunden habe:

• Schnelligkeit: FDM ist eine hervorragende Wahl für das Rapid Prototyping. Sie können ein Teil am Morgen am Computer zeichnen. Am Nachmittag haben Sie dann einen echten Prototyp zur Prüfung. So lassen sich neue Produkte viel schneller herstellen und die Vorlaufzeiten verkürzen.
• Kosten: Die Maschinen und Materialien kosten weniger als viele andere 3D-Drucktechnologien. Das macht es zu einer kostengünstigen und kosteneffizienten Option für fast jeden, von Studenten bis hin zu großen Unternehmen. Es ist eine effiziente und kostengünstige Wahl.
• Einfach zu bedienen: Viele FDM-Drucker, insbesondere die Desktop-3D-Drucker, sind einfach einzurichten. Sie können Ihren ersten 3D-Druck in weniger als einer Stunde erstellen.
• Eine Vielzahl von Materialien: Wie wir bereits erwähnt haben, können Sie mit vielen verschiedenen Materialien drucken. Sie können einen einfachen Prototyp mit billigem PLA herstellen. Oder Sie können ein superstarkes Werkzeug mit einem Kohlefaserpolymer herstellen.

Gibt es Nachteile eines FDM-3D-Druckers?

Natürlich ist keine Art der Herstellung perfekt. Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile zu kennen, bevor man sich für eine Methode zur Herstellung von Dingen entscheidet. Der FDM-3D-Druck ist für viele Dinge großartig, hat aber auch einige Schwachstellen. Der größte Nachteil liegt meiner Meinung nach darin, wie der fertige 3D-Druck aussieht und sich anfühlt.

Da der FDM-3D-Drucker Teile in Schichten herstellt, sind auf der Oberfläche eines mit FDM gedruckten Teils oft kleine Linien zu sehen. Dadurch fühlt es sich im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren rauer an. Die Detailgenauigkeit bzw. Auflösung ist im Vergleich zu anderen 3D-Druckern wie SLA nicht so gut. Außerdem ist die Verbindung zwischen den Schichten schwächer als der Kunststoff selbst. Diese Eigenschaft wird als anisotrop bezeichnet. Das bedeutet, dass das Teil nicht in jeder Richtung die gleiche Festigkeit aufweist. Für manche Teile kann dies ein großes Problem darstellen. Und schließlich kann es schwierig sein, die Abmessungen genau zu bestimmen, und oft ist eine leichte Nachbearbeitung erforderlich.

Wie schneidet FDM im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren, wie SLA, ab?

Es ist gut zu sehen, wie FDM im Vergleich zu anderen gängigen Druckverfahren abschneidet. Betrachten wir FDM im Vergleich zu zwei anderen gängigen Verfahren: Stereolithografie (SLA) und Multi Jet Fusion (MJF). Ich habe alle drei Verfahren verwendet, und jedes eignet sich für bestimmte Aufgaben. FDM arbeitet mit Materialextrusion. Das heißt, es wird ein geschmolzenes thermoplastisches Filament herausgedrückt. Es eignet sich hervorragend für die schnelle und kostengünstige Herstellung von Prototypen.

Das SLA-Verfahren funktioniert jedoch auf andere Weise. Ein SLA-Drucker verwendet einen Laser, um auf einen Behälter mit flüssigem Kunststoff zu zeichnen. Dadurch härtet der Kunststoff Schicht für Schicht aus. Auf diese Weise werden Teile mit einer sehr glatten Oberfläche und winzigen Details gedruckt. Es sieht viel besser aus als FDM. MJF ist ein Verfahren für große Aufträge. Eine Maschine trägt eine sehr dünne Schicht aus Polymerpulver auf. Dann wird eine spezielle Flüssigkeit aufgedruckt, die das Sintern oder Verschmelzen durch Hitze unterstützt. Dieses Verfahren eignet sich für die Herstellung vieler starker und komplizierter Teile auf einmal. FDM ist am einfachsten für einen schnellen 3D-Druck zu bekommen. SLA ist für Teile mit vielen Details geeignet. Und MJF ist für die Herstellung vieler Teile geeignet.

Was ist Nachbearbeitung bei einem FDM-3D-Druck?

Wenn Ihr Drucker mit seiner Arbeit fertig ist, ist Ihre Arbeit möglicherweise noch nicht beendet. Das Teil, das Sie von der Bauplatte nehmen, ist oft noch nicht einsatzbereit. Der nächste Schritt wird als Nachbearbeitung bezeichnet. Bei einem FDM-3D-Druck beginnt dies fast immer mit dem Entfernen des Stützmaterials. Stützen sind zusätzliche Teile, die der Drucker herstellt, um überhängende Teile des 3D-Drucks zu halten. Manchmal wird ein spezielles lösliches Stützmaterial verwendet. Diese Art von Trägermaterial kann im Wasser einfach wegschmelzen.

Nachdem Sie die Stützen entfernt haben, können Sie weitere Nachbearbeitungsmethoden anwenden. Durch diese Schritte sehen die gedruckten fdm-Teile viel besser aus und fühlen sich besser an. Das kann bedeuten, die Oberfläche zu schleifen, um die Schichtlinien zu entfernen. Es kann auch bedeuten, dass das gedruckte Teil lackiert wird. Sie können auch einen speziellen Nebel verwenden, um die Oberfläche glatt und glänzend zu machen. Bei vielen Aufträgen ist eine Nachbearbeitung erforderlich, um einen 3D-Druck zu erhalten, der wirklich gut aussieht.

Ist FDM nur für Prototypen geeignet, oder können damit auch Teile für den realen Gebrauch hergestellt werden?

Oft wird der Eindruck erweckt, dass der FDM-3D-Druck nur für die Herstellung eines einfachen Prototyps geeignet ist. Er ist ein großartiges Werkzeug für das Rapid Prototyping, aber er kann auch für viele andere Dinge verwendet werden. Ich habe gesehen, wie FDM für die Herstellung aller möglichen nützlichen Dinge verwendet wurde. Die Palette reicht von funktionalen Prototypen, die man genau wie den echten Gegenstand testen kann, bis hin zu Endverbrauchsteilen, die direkt in Produkte eingebaut werden. Diese Technologie ist eine echte Fertigungsmethode.

Aufgrund der starken Materialien, die zur Verfügung stehen, können Sie mit FDM sehr robuste Teile herstellen. Viele Fabriken verwenden einen FDM-Drucker, um spezielle Werkzeuge, Vorrichtungen und Halterungen herzustellen. Diese helfen ihnen, ihre Produkte besser herzustellen. Eine spezielle Vorrichtung kann viel Geld kosten und es kann Wochen dauern, sie in einem Geschäft zu bestellen. Aber mit FDM kann sie über Nacht für wenig Geld gedruckt werden. In großen Bereichen wie der Automobilindustrie stellen Ingenieure Teile her, die direkt an einem Auto getestet werden. Mit Materialien wie Kohlefaser-Nylon kann man einen 3D-Druck herstellen, der fast so stark ist wie Aluminium.

Was ist der Unterschied zwischen FFF und FDM?

Vielleicht hören Sie einen anderen Namen: Fused Filament Fabrication oder FFF. Das könnte Sie verwirren. Sind FFF und FDM nicht das Gleiche? Die einfache Antwort ist, dass sie es sind. Es handelt sich um ein und dasselbe Verfahren. Beide Namen beschreiben die Art und Weise, wie das Material durch Extrusion geschmolzen und ein Filament zur Herstellung eines Teils abgelegt wird. FDM ist als erster Name dafür bekannt.

Warum gibt es also zwei Namen? Das hat mit dem Geschäft zu tun. Der Name Fused Deposition Modeling und die Kurzbezeichnung FDM gehören einem Unternehmen namens Stratasys 3D. Sie haben diese Technologie vor langer Zeit erfunden. Als andere Unternehmen, wie die Hersteller von Stratasys 3D-Druckern, begannen, ähnliche Geräte herzustellen, brauchten sie einen neuen Namen, um nicht in Schwierigkeiten zu geraten. Also haben die Anwender dieser Drucker den Namen Fused Filament Fabrication (FFF) erfunden, um das Verfahren zu beschreiben. Alles FDM ist also FFF und alles FFF ist FDM.

Wie kann ich ein sofortiges Angebot für meinen FDM 3D-Druck erhalten?

Vielleicht haben Sie einen Plan für einen 3d-Druck, aber Sie haben keinen Drucker. Das ist in Ordnung! Sie brauchen keine Maschine, um FDM zu verwenden. Es gibt viele Unternehmen, die industriellen 3d-Druck anbieten. Sie können deren große, leistungsstarke Maschinen nutzen, um Ihr Teil herzustellen. Die Vorgehensweise ist sehr einfach und schnell.

Sie müssen lediglich Ihre CAD-Modelldatei an die Website senden. Nach dem Absenden wählen Sie aus einer Liste von Materialien aus. Sie wählen auch aus, wie gut die Qualität sein soll. Das Programm auf der Website sieht sich Ihr Modell an und errechnet sofort die Kosten. In nur wenigen Augenblicken erhalten Sie einen Kostenvoranschlag für Ihren 3D-Druck. Dies ist eine großartige Möglichkeit, einen sehr guten 3D-Druck zu erstellen, ohne einen eigenen Drucker kaufen und betreiben zu müssen. Es macht leistungsstarke 3D-Drucktechnologien für jedermann einfach zu nutzen.

Das Wichtigste zur Erinnerung

Zusammengefasst sind dies die wichtigsten Dinge, die ich im Laufe der Jahre über Fused Deposition Modeling gelernt habe.

• FDM ist eine additive Technologie. Das bedeutet, dass die Gegenstände Schicht für Schicht aufgebaut werden. Dies geschieht durch das Schmelzen und Platzieren eines thermoplastischen Filaments.
• Er ist schnell und kostet nicht viel. Der FDM-3D-Druck ist eine kostengünstige Wahl für das Rapid Prototyping und andere Anwendungen. Er hilft Ihnen, in kurzer Zeit einen Prototyp zu erstellen.
• Die Auswahl des Materials ist ein großer Vorteil. Es sind viele verschiedene Kunststoff-Filamente erhältlich. Sie können von einfachem PLA bis zu speziellen Materialien wie ULTEM und Kohlefaser wählen, und jedes hat unterschiedliche mechanische Eigenschaften.
• Das endgültige Aussehen ist nicht perfekt. Die Teile haben oft Linien, die man sehen kann. Sie müssen möglicherweise nachbearbeitet werden, z. B. durch Schleifen, um eine glatte Oberfläche zu erhalten.
• Es geht um mehr als nur um Prototypen. Mit den richtigen Materialien können Sie starke, langlebige Teile für den Endgebrauch, Vorrichtungen und Werkzeuge herstellen, die funktionieren. Das macht FDM zu einem Werkzeug, das viele verschiedene Aufgaben erfüllen kann.