3D-Drucktechnologien verstehen: FDM, SLA, SLS und mehr

In den letzten Jahren hat der 3D-Druck die Art und Weise, wie wir Objekte herstellen und Prototypen bauen, revolutioniert. Diese innovative Technologie hat eine Fülle von Möglichkeiten eröffnet, die es Privatpersonen und Unternehmen ermöglichen, komplizierte und komplexe Designs zu erstellen. Da es jedoch verschiedene 3D-Drucktechnologien gibt, ist es wichtig, die Unterschiede und Vorteile der einzelnen Verfahren zu kennen. In diesem Artikel werden wir einige der beliebtesten 3D-Drucktechnologien wie FDM, SLA und SLS vorstellen und einen Einblick in ihre Funktionsprinzipien und Anwendungen geben.

Wie 3D-Drucker funktionieren

Unabhängig von der verwendeten Technologie folgen die meisten 3D-Drucker einem ähnlichen Arbeitsablauf. Der Prozess umfasst in der Regel die folgenden Schritte:

Entwerfen des Objekts: Ein 3D-Modell des gewünschten Objekts wird mit einer CAD-Software (Computer-Aided Design) erstellt oder aus einem 3D-Modellspeicher bezogen.

Slicing: Das 3D-Modell wird mit einer speziellen Software in dünne Querschnittsschichten zerlegt. Diese Schichten bestimmen den Weg und die Dicke der einzelnen Druckschichten.

Druckvorgang: Der 3D-Drucker liest die in Scheiben geschnittene Datei und beginnt, das Objekt Schicht für Schicht aufzubauen. Der Drucker trägt das gewählte Material auf, härtet es aus oder verschmilzt es, je nach verwendeter Technologie.

Nachbearbeitung: Nach Abschluss des Druckvorgangs muss das Objekt möglicherweise nachbearbeitet werden, z. B. durch Entfernen von Stützstrukturen, Schleifen, Polieren oder Auftragen von Oberflächenbehandlungen, um das gewünschte Endergebnis zu erzielen. Im Folgenden vergleichen wir die gängigsten 3D-Drucktechnologien.

FDM-3D-Druck

Beim FDM-3D-Druck wird zunächst ein thermoplastisches Filament auf eine Spule gewickelt. Das Filament wird in eine beheizte Düse, auch Extruder genannt, eingeführt, die das Material schmilzt. Der geschmolzene Kunststoff wird dann Schicht für Schicht auf eine Bauplattform extrudiert, wobei die Anweisungen aus der geschnittenen Datei befolgt werden.

Der Extruder bewegt sich horizontal entlang der X- und Y-Achse, während sich die Bauplattform vertikal entlang der Z-Achse bewegt, um das gewünschte Objekt zu erzeugen. Während jede Schicht aufgetragen wird, kühlt sie ab, verfestigt sich und verbindet sich mit den vorherigen Schichten. FDM-Drucker verwenden häufig eine beheizte Bauplattform, um die Haftung zu verbessern und ein Verziehen des gedruckten Objekts zu verhindern.

Stützstrukturen können automatisch generiert oder manuell hinzugefügt werden, um überhängende Merkmale während des Druckvorgangs zu stützen. Diese Stützen können nach Abschluss des Druckvorgangs wieder entfernt werden.

SLA-3D-Druck

SLA-Drucker arbeiten mit einem Behälter, der mit flüssigem Photopolymerharz gefüllt ist. Die Bauplattform wird in das Harz eingetaucht, und ein ultravioletter Laser oder Projektor wird verwendet, um das Harz selektiv Schicht für Schicht freizulegen und zu verfestigen.

Das 3D-Modell wird in Querschnittsschichten aufgeteilt, und die UV-Lichtquelle zeichnet die Form jeder Schicht auf das flüssige Harz. Bei der Bestrahlung mit UV-Licht durchläuft das Harz eine chemische Reaktion, die als Photopolymerisation bezeichnet wird, und verwandelt sich von einem flüssigen in einen festen Zustand.

Nachdem jede Schicht ausgehärtet ist, fährt die Bauplattform nach oben, so dass frisches flüssiges Harz einfließen und die nächste Schicht gebildet werden kann. Nach Abschluss des Druckvorgangs wird das Objekt vorsichtig aus der Wanne entnommen und muss möglicherweise nachgehärtet werden, um seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

SLS-3D-Druck

SLS-Drucker verwenden ein pulverförmiges Material, z. B. Nylon oder Metall, als Druckmedium. Der Drucker trägt eine dünne Schicht des Pulvermaterials auf die Bauplattform auf, und ein Hochleistungslaser verschmilzt die Pulverpartikel selektiv auf der Grundlage der Anweisungen aus der geschnittenen Datei miteinander.

Während der Laser die Pulverschicht abtastet, erhitzt und versintert er die Partikel und erzeugt so verfestigte Abschnitte des Objekts. Die Bauplattform senkt sich dann um eine Schichtdicke ab, und der Vorgang wird für jede weitere Schicht wiederholt. Das ungesinterte Pulver, das das Objekt umgibt, dient während des Druckvorgangs als Stütze.

Nach Abschluss des Druckvorgangs wird das Objekt aus der Baukammer entnommen, und das überschüssige Pulver wird abgebürstet oder weggeblasen. Das verbleibende Pulver kann für künftige Drucke wiederverwendet werden, was SLS zu einer äußerst effizienten Technologie macht.

FDM, SLA und SLS sind drei verschiedene 3D-Drucktechnologien mit jeweils eigenen technischen Verfahren. Beim FDM-Verfahren wird thermoplastisches Filament geschmolzen und extrudiert, beim SLA-Verfahren wird flüssiges Harz mithilfe von UV-Licht selektiv ausgehärtet, und beim SLS-Verfahren wird pulverförmiges Material Schicht für Schicht mit einem Laser verschmolzen. Die Kenntnis dieser Verfahren kann Ihnen helfen, die für Ihre spezifische Anwendung oder Projektanforderungen am besten geeignete Technologie zu wählen.

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