3D-Drucktechnologie FDM und ihre praktische Anwendung
3D-Druck besteht darin, räumliche Modelle – Objekte gemäß zuvor vorbereiteten Designs in Computerprogrammen zu erstellen. Eine der 3D-Druckmethoden ist die FDM-Technologie. Worin besteht der 3D-Druck mit FDM?
3D-FDM-Drucker – in der Industrie verwendete Geräte
Die 3D-FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling) sind technologisch fortgeschritten und können daher große und komplexe Elemente mit hoher Oberflächenqualität und Maßtoleranz produzieren. Industrielle FDM-Drucker verwenden spezielle Filamente mit hoher Festigkeit sowie Beständigkeit gegenüber chemischen Stoffen und hohen Temperaturen. In der Industrie werden sie zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen, Ersatzteilen und sogar für Kleinserienproduktion verwendet. Industrielle FDM-Drucker erfordern qualitativ hochwertige Geräte, spezialisierte Software und geschultes Personal, was normalerweise mit Anschaffungs- und Wartungskosten verbunden ist. In der industriellen Produktion sind jedoch die Vorteile des 3D-FDM-Drucks enorm, wie die Erhöhung der Produktionsflexibilität, die schnellere Markteinführung von Produkten oder die Möglichkeit, Elemente mit nicht standardmäßigen Formen herzustellen
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Was ist 3D FDM Printing?
Der FDM-Druck (Fused Deposition Modeling) ist eine 3D-Drucktechnologie, die Ende der 1980er Jahre entwickelt wurde. Das Patent dafür wurde von der Firma Stratasys® eingereicht, deren Gründer Scott Crump ist. Der FDM-Druck wird manchmal auch als FFF (Fused Filament Fabrication) abgekürzt. Der 3D-FDM-Druck beinhaltet das räumliche Drucken unter Verwendung von hochleistungsfähigen thermoplastischen Materialien (Thermoplasten).
Um die FDM-Technologie zu nutzen, benötigt der Ingenieur zunächst spezielle CAD-Software, in der er ein Modell erstellt, das aus vielen Schichten geringer Höhe besteht. Für jede Schicht wird ein individueller Pfad erstellt, den der 3D-FDM-Drucker verwenden wird. In der Praxis beinhaltet dieser 3D-Druck den Aufbau eines Modells Schicht für Schicht von Grund auf unter Verwendung von Thermoplasten, die durch die beheizte Düse extrudiert werden. Die erhitzte Düse extrudiert das Material auch so, dass bei Bedarf Stützstrukturen gedruckt werden. Der FDM-Druck beginnt erst, wenn das Thermoplastikmaterial (Filament in Form eines Drahts) in der Düse, die als Extruder bezeichnet wird, aufgeheizt und geschmolzen wird, um es gemäß den zuvor entwickelten Pfaden auf den Arbeitsbereichstisch aufzutragen. Mit dem Druck weiterer Schichten senkt der 3D-FDM-Drucker den Arbeitstisch oder hebt den Druckkopf an.
Vorteile der FDM-Technologie
Der größte Vorteil des FDM-Drucks besteht darin, dass die Verwendung von Thermoplasten den endgültigen Objekten hohe mechanische, chemische und thermische Festigkeit verleiht. Sie entstehen schnell unter Verwendung kostengünstiger Filamente. Der die FDM-Drucker bedienende Ingenieur kann die gewünschten Parameter des schichtweisen Herstellungsprozesses einstellen, indem er die Temperatur der Druckdüse oder Düsen sowie der Arbeitsplattform definiert. Er kann auch die Höhe der aufgetragenen Materialschicht, die Geschwindigkeit des Kühlgebläses oder die Aufbaugeschwindigkeit des Elements regeln.
Die Maßgenauigkeit der in der 3D-FDM-Technologie gedruckten Objekte beträgt +/- 0,5 %, wobei die Untergrenze für Desktop-3D-Drucker bei einem halben Millimeter liegt. Industrielle 3D-Drucker sind genauer – die Maßgenauigkeit beträgt +/- 0,15 % und die Untergrenze des Maßes liegt bei 0,2 mm.
3D-Drucker, die Thermoplaste für den FDM-Druckprozess verwenden, können hochfeste Kunststoffe drucken, was die Herstellung von funktionalen Prototypen und Konzeptmodellen in guter Qualität ermöglicht.
Wo wird FDM-Druck eingesetzt?
Der 3D-FDM-Drucker wird verwendet, um robuste Teile aus Materialien herzustellen, die im Extrudieren- und CNC-Bearbeitungsprozess verwendet werden. Diese Teile sind stabil und langlebig. Mit der FDM-Technologie erfolgt der Prototypierungsprozess ebenso wie die Herstellung einsatzbereiter funktionaler Teile. Da thermoplastische Filamente kostengünstig sind, wurde der 3D-FDM-Druck zunächst hauptsächlich zur Herstellung kostengünstiger Prototypen und Konzeptmodelle verwendet. Heute sieht es jedoch anders aus, da derzeit eine breite Palette von thermoplastischen Materialien im 3D-FDM-Druck verwendet wird.
In unserem Shop finden Sie viele verschiedene 3D-Drucker, darunter:
- Creality CR-10 V3 3D
- Original Prusa i3 MK3S+ 3D-Drucker-Bausatz zur Selbstmontage
- QIDI Tech 3D Drucker X-MAX
- 3D Drucker Phrozen Sonic Mini 8K
Varianten des 3D-FDM-Drucks
Der 3D-FDM-Drucker basiert auf thermoplastischen Materialien, die aus der Druckdüse extrudiert werden. Diese können verschiedene Materialien wie ABS, ASA, PC, PC-ABS oder ULTEM sein. Die günstigsten und einfachsten thermoplastischen Filamente für FDM-Drucker sind für den industriellen Druck vorgesehen. Filamente wie ABS-M30i, ULTEM 1010 und PC-ISO zeichnen sich jedoch durch Sterilität und Biokompatibilität aus, weshalb sie in der medizinischen, pharmazeutischen oder Lebensmittelindustrie verwendet werden können. Ästhetische, farbige Prototypen können im FDM-Druck mit ASA-Thermoplasten erstellt werden. In der Luftfahrt-, Automobil- und Militärindustrie, in der insbesondere hohe Festigkeit gefragt ist, werden Thermoplaste wie ULTEM 9085 eingesetzt.
