Ratgeber
Einsteiger-Tipps für den 3D-Drucker: So haften deine PLA-Prints
von Kevin Hofer
Ein Überblick über die gängigsten 3D-Drucktechnologien
23.12.2018
Die meisten 3D-Drucker, die du als Privatperson heute kaufen kannst, basieren auf der Fused-Filament-Fabrication-Technologie. Dabei ist das längst nicht der einzige Standard.
Wir schreiben das Jahr 1966. Im Fernsehen läuft eine seltsame neue Serie in der die Hauptdarsteller im Pyjama rumlaufen. Star Trek erobert die Wohnzimmer in den USA. Nebst Aliens und den romantischen Eskapaden von Captain James Tiberius Kirk sehen die Zuschauer eine seltsame Maschine, mit der die Crew der Enterprise Essen, Kleidung und Ersatzteile synthetisiert. Die Idee des 3D-Drucks prägt sich so ins kollektive Gedächtnis ein.
Es dauert aber noch knapp zwanzig Jahre, bis das erste 3D-Druck-Patent angemeldet wird. 1984 reicht Chuck Hull einen Patentantrag für Stereolithografie ein, der 1986 genehmigt wird. Der 3D-Druck ist geboren. In der Folge entwickeln sich immer mehr Technologien zur Additiven Fertigung. Häufig wird auch der englische Begriff Additive Manufacturing, kurz AM, verwendet. Drei dieser Technologien stelle ich dir nachfolgend etwas genauer vor.
Wenn ein SLA-Teil fertig ist, wird es in ein Lösungsmittel gelegt. Dadurch wird nasses Harz – im Englischen Resin – entfernt, das auf der Bauteiloberfläche verbleibt oder als Stützstruktur gedruckt wurde. Anschliessend wird es in einen UV-Ofen gelegt, um es auszuhärten und den Druckprozess abzuschliessen.
Die geringste Schichtdicke eines SLA-Bauteils ist typischerweise 0.05 mm. Diese Technologie bietet die glatteste Oberflächenbeschaffenheit aller additiven Fertigungsprozesse. In Anbetracht des Qualitätsniveaus, das SLA erreichen kann, ist es besonders nützlich, um hochpräzise 3D-Druckgussmodelle, von klein bis gross, schnell und kostengünstig zu erstellen.
Die mechanischen Eigenschaften von SLA-Materialien sind breit gefächert und bieten eine Vielzahl von Anwendungen. Vor allem Teile, die ABS- oder Polypropylen-ähnliche Eigenschaften erfordern, lassen sich sehr gut im SLA-Verfahren drucken.
Zu den gängigen SLA-Materialien gehören:
- Standardharz: Ideal für Prototypen mit detaillierter Oberflächenbeschaffenheit
- Technisches Harz: Ideal für Hochtemperaturanwendungen
- Giessbares Harz: Ideal für Feingussanwendungen
- Dentalharz: Hochbelastbar und präzise für dentale Anwendungen
Wie das SLA-Druckverfahren benötigt auch DLP für einige Teile Stützstrukturen, insbesondere für solche mit Überhängen oder Hinterschnitten. Diese Strukturen müssen manuell entfernt werden. Die 3D-Objekte müssen in der Nachbearbeitung gereinigt und ausgehärtet werden. Beim Aushärten wird das Teil in einer ofenähnlichen Maschine intensivem Licht ausgesetzt, um das Harz vollständig auszuhärten.
Das Verfahren funktioniert durch Schmelzen von Kunststofffilamenten. Der Drucker trägt diese auf eine Bauplattform gemäss den dem Drucker zur Verfügung gestellten 3D-Daten auf. Jede Schicht härtet beim Aufpressen aus und verbindet sich mit der vorherigen Schicht. Die FDM/FFF-Prozesse erfordern Stützstrukturen bei gewissen überhängenden Modellen.
Der grosse Vorteil von FFF sind die langlebigen Materialien, die Stabilität ihrer mechanischen Eigenschaften im Laufe der Zeit und die Qualität der Teile. Die in FDM verwendeten thermoplastischen Kunststoffe eignen sich für detaillierte Funktionsprototypen, langlebige Fertigungswerkzeuge und Kleinserienteile. Im Gegensatz zu den SLA- und DLP-Druckverfahren sind die Schichten aber mit üblicherweise minimal 0.1 mm etwas dicker und dadurch nicht so exakt.
Weitere Vorteile von FFF:
Die grössten Nachteile von FFF sind die folgenden:
- Die Details der fertigen Drucke sind durch die Grösse der Düse begrenzt. Andere Technologien bieten genauere Details
- Die Festigkeit von Fertigteilen ist begrenzt, da jede Schicht mit der darunter liegenden Schicht verbunden ist
Plastic Jet Printing oder PJP ist eine weitere 3D-Drucktechnologie, die Hitze und Druck nutzt, um kontinuierlich Kunststoff zu extrudieren. Im Gegensatz zu FFF sind aber thermoplastische Kunststoffe das einzige Material, das beim PJP-3D-Druck verwendet wird.
Hier geht's zu allen FFF-Druckern.
Kevin Hofer
Senior Editor
kevin.hofer@digitecgalaxus.chTechnologie und Gesellschaft faszinieren mich. Die beiden zu kombinieren und aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten, ist meine Leidenschaft.
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