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Projektoptimierung mit FDM- und Stereolithographie 3D-Druck

Auf 21. November 2019 von Lukas Johannes B. veröffentlicht
FDM- und Stereolithographie

Nicht jeder weiß, dass FDM und Stereolithographie komplementäre Technologien sind, die zusammengenommen für Ihre AM-Projekte von großem Nutzen sein können. In der Produktentwicklung ist der SLA-3D-Druck ideal für detaillierte Konzeptmodelle oder Funktionsprototypen. In der Fertigung können beide Technologien zur Herstellung von Vorrichtungen und anderen Werkzeugen eingesetzt werden. FDM wird normalerweise für große, einfache Teile bevorzugt, während SLA besser für komplexe Vorrichtungen, hochpräzise Werkzeuge und Formen geeignet ist. Für Unternehmen ist es entscheidend, die grundlegenden Unterschiede in Bezug auf Druckqualität, Materialien, Anwendungen, Workflow, Geschwindigkeit und Kosten zu verstehen, um ihre Projekte zu optimieren.

Vergleich von FDM- und SLA-3D-Druck

Auf der Verbraucherebene bleibt der FDM-3D-Druck die am weitesten verbreitete Technologie. FDM 3D-Drucker arbeiten, indem sie thermoplastische Kunststoffe Schicht für Schicht auf der Bauplatte extrudieren, bis das Teil hergestellt ist. Auf der anderen Seite wird SLA in den professionellen Bereichen stärker eingesetzt. Mit einem Laser wird das Harz zu gehärtetem Kunststoff ausgehärtet, ein Prozess, der als Photopolymerisation bezeichnet wird. Während FDM eine mechanische Verbindung zwischen den Schichten herstellt, erzeugt SLA chemische Verbindungen, indem es Photopolymere über jede Schicht hinweg vernetzt. Das Ergebnis ist ein völlig dichtes Teil, das wasser- und luftdicht ist und sich auch für viele technische und fertigungstechnische Anwendungen eignet, bei denen es auf die Materialeigenschaften ankommt. SLA-Teile bieten zudem eine hohe Querfestigkeit, was zu isotropen Teilen führt. In Bezug auf Präzision und Genauigkeit kämpft die FDM-Technologie immer noch mit sehr feinen Details, insbesondere bei komplexen Teilen.

FDM 3D-Druckteil (links) und SLA 3D-Druckteil (rechts). In Bezug auf die geometrische Komplexität ist die SLA-Technologie präziser und genauer – Quelle: Formlabs

Wie Sie vielleicht wissen, ist der letzte Schritt im 3D-Druck-Workflow nach dem 3D-Druck des Teils die Nachbearbeitung. Während dieses Schrittes müssen SLA-Teile immer in Isopropylalkohol (IPA) oder alternativen Lösungsmitteln gespült werden, um ungehärtetes Harz von ihrer Oberfläche zu entfernen. Einige erfordern auch eine Nachhärtung, die dem Bauteil eine höhere Festigkeit und Stabilität verleiht. Der FDM-Prozess erfordert keine Reinigung. Darüber hinaus können sowohl FDM- als auch SLA-Teile bearbeitet, grundiert, lackiert und für bestimmte Anwendungen oder Oberflächen montiert werden.

Aus Investitionsgesichtspunkten ist es unbestreitbar, dass FDM-3D-Drucker erschwinglicher sind als SLA-3D-Drucker, erstere sind für nur wenige hundert Euro erhältlich. Dies ist sehr attraktiv für Hersteller, Hobbyi-Nutzer oder kleine Unternehmen, die die Technologie zu einem geringen Preis testen wollen. Natürlich gibt es auch professionelle FDM-Drucker, und die Preise sind deutlich höher, zwischen 2.000 EUR und 8.000 EUR. In dieser Preisklasse konkurrieren diese Maschinen jedoch direkt mit SLA-3D-Druckern, die bei rund 3.000 EUR beginnen. So bietet Formlabs mit dem Form 3L den einzig zugänglichen großen SLA-3D-Drucker an, der knapp unter 10.000 EUR liegt. Einige günstige SLA-3D-Drucker sind zwar entstanden, aber sie sind durch ihr kleines Bauvolumen begrenzt, das früher eine wichtige Einschränkung beim SLA-3D-Druck war, aber das hat sich nun geändert. Jetzt ist es möglich, große Teile auf einem SLA-3D-Drucker zu erstellen, wie der Form 3L von Formlabs mit einem Bauvolumen von 300 x 335 x 200 mm zeigt.

FDM and SLA

Der Form 3L von Formlabs druckt große Teile, er verwendet die Low Force Stereolithographie (LFS), um eine größere Druckfläche zu erreichen – Quelle: Formlabs

Wie können Sie von beiden Technologien profitieren?

FDM- und SLA-3D-Drucker verfügen beide über ähnliche, sich oft ergänzende Funktionen. Viele Unternehmen investieren tatsächlich in beide Technologien, was zeigt, dass diese Technologien entgegen mancher Überzeugungen nicht immer im Wettbewerb stehen. Der Grund für die Investition in beide Technologien ist, dass Sie vom Besten aus beiden Welten profitieren können: kostengünstiges Rapid Prototyping, gepaart mit hochwertigen, funktionalen Teilen für ein breites Anwendungsspektrum.

Ein konkretes Beispiel ist das Third Thumb Projekt, das von Dani Clode in Zusammenarbeit mit The Plasticity Lab am Institute of Cognitive Neuroscience am University College London (UCL) entwickelt wurde. Das Projekt ist ein prothetischer Daumen, der vom Fuß des Benutzers gesteuert wird und letztlich versucht, die Benutzerfreundlichkeit und Kontrolle von Prothesen zu verbessern. Der Daumen besteht sowohl aus SLA- als auch aus FDM-Komponenten.

Dani Clode erklärt es folgendermaßen: „Der Daumen selbst besteht aus flexiblem thermoplastischem Polyurethan mit FDM-Druck und einer geringen Druckfüllmenge. FDM flex ist schwer zu verarbeiten, aber es ist im Moment die beste Option für den Daumen. Es macht es vor allem leicht und stark. Die Fingerspitzen sind elastisch, und das liegt daran, dass ich ein hochauflösendes, flexibles Material brauche, das dünn gedruckt werden kann, seine Form behält und gut haftet. Ich liebe es auch, dass es sich im Gegensatz zu Silikon leicht an meinen anderen Materialien befestigen lässt. SLA ist die einzige Druckmethode, die meine komplizierte interne Verrohrung zur Kontrolle des Daumens verarbeiten kann.“

Dani Clode trägt den dritten Daumen

Wie Sie gesehen haben, können Sie das Potenzial des 3D-Drucks erweitern, indem Sie mehrere Technologien kombinieren und die Stärken von FDM und SLA nutzen. Sind Sie ein FDM-Anwender? Erweitern Sie Ihre Möglichkeiten mit einem exklusiven Rabatt auf die Formlabs SLA-Technologie. Erfahren Sie mehr HIER.

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