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Fused Deposition Modeling (FDM)

Pionier der additiven Fertigung

PROCITO » Fertigungstechnologien » Additive Fertigung » Fused Deposition Modeling (FDM)

 

Was ist Fused Deposition Modeling (FDM)?

Fused Deposition Modeling (FDM), auch als Fused Filament Fabrication (FFF) bekannt, ist eine revolutionäre additive Fertigungstechnik, die es ermöglicht, komplexe und präzise 3D-Objekte aus thermoplastischem Material zu erstellen. Diese Methode hat sich als eine der kosteneffizientesten und benutzerfreundlichsten Technologien in der 3D-Druckbranche etabliert und wird sowohl für Prototyping als auch für die Produktion individueller Endprodukte eingesetzt.

Funktionsweise von Fused Deposition Modeling

Der Prozess von Fused Deposition Modeling umfasst mehrere Schlüsselschritte:

  • Vorbereitung: Ein FDM-Drucker wird mit einer Spule thermoplastischen Filaments geladen und das Druckbett vorgeheizt.
  • Materialauftrag: Eine Düse schmilzt das Filament und trägt es schichtweise auf, um die 3D-Modellgeometrie aufzubauen.
  • Schichtabkühlung: Das Material härtet schnell aus, wodurch die Struktur stabilisiert wird.
  • Wiederholung: Die Schritte werden wiederholt, bis das Modell vollständig ist.
  • Nachbearbeitung: Überschüssiges Material wird entfernt und das Objekt kann weiter verfeinert werden.

 

 

Materialien:

Fused Deposition Modeling (FDM) bietet eine große Auswahl an Hochleistungsthermoplasten, darunter flammhemmende, elektrostatisch ableitfähige und biokompatible Materialien.

Hier eine Übersicht der zur Verfügung stehenden Materialien:

ABS

Beschreibung:

ABS ist bekannt für seine Zähigkeit, Haltbarkeit und Erschwinglichkeit und zählt zu den am häufigsten verwendeten industriellen Thermoplasten. Es eignet sich hervorragend für Prototypen, Werkzeuge und Serienbauteile.

Merkmale:

  • Robustes und langlebiges Material
  • Hohe Schlagfestigkeit
  • Bis zu 80 % der Festigkeit von spritzgegossenem ABS

ABSi

Beschreibung:

Transluzentes ABSi ist steifer und haltbarer als Standard-ABS und eignet sich ideal für Konzeptmodellierungen und funktionale Prototypen, insbesondere bei Anwendungen, die Lichtdurchlässigkeit oder Flow-Monitoring erfordern.

Merkmale:

  • Steifer und haltbarer als Standard-ABS
  • Sehr hohe Maßhaltigkeit und Schlagfestigkeit
  • Transluzenz ermöglicht Lichtdurchlässigkeit

ABS-M30

Beschreibung:

ABS-M30 ist stärker als Standard-ABS und ein vielseitiger, produktionstauglicher Thermoplast, der leicht und widerstandsfähig ist. Dieses Material eignet sich ideal für Prototypen, Werkzeuge und fertige Bauteile.

Merkmale:

  • Stärker als Standard-ABS
  • Glattere Teile und feinere Details im Vergleich zu Standard-ABS
  • Sehr hohe Maßgenauigkeit

ABS-M30i

Beschreibung:

Ähnlich wie ABS-M30 bietet ABS-M30i hohe Festigkeit, Haltbarkeit und Detailgenauigkeit. Zudem ist es biokompatibel und daher ideal für Anwendungen in der Lebensmittelverpackungs-, Pharma- und Medizinprodukte-Industrie geeignet.

Merkmale:

  • Biokompatibel und ISO 10993-konform
  • Hohe Zug-, Stoß- und Biegefestigkeit
  • Sehr hohe Maßgenauigkeit

ABS-ESD7

Beschreibung:

ABS-ESD7 kombiniert die Festigkeit und Haltbarkeit von ABS mit Carbon, um elektrostatisch ableitende Eigenschaften (ESD) zu bieten. Dieses Material ist die sichere Wahl für statisch empfindliche Prototypen und Werkzeuge.

Merkmale:

  • Hohe Schlagzähigkeit und Haltbarkeit
  • Elektrostatisch ableitende Eigenschaften
  • Sehr hohe Maßgenauigkeit

Polycarbonat

Beschreibung:

Polycarbonat ist ein Blue Card-zertifizierter, flammhemmender Thermoplast mit hervorragender Schlagzähigkeit, Maßhaltigkeit und Wärmebeständigkeit. Es eignet sich ideal für Prototypen, Werkzeuge und Serienbauteile.

Merkmale:

  • Hervorragende Schlagzähigkeit und Wärmebeständigkeit
  • Flammhemmend – Blue Card-zertifiziert, UL 94 HB-zertifiziert
  • Hohe Biege- und Zugfestigkeit sowie sehr hohe Maßhaltigkeit

PC-ABS

Beschreibung:

PC-ABS kombiniert die Festigkeit und Hitzebeständigkeit von Polycarbonat mit der Flexibilität von ABS. Aufgrund seiner ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften eignet es sich ideal für Prototypen, Werkzeuge und Endverbrauchsteile.

Merkmale:

  • Hohe Schlagzähigkeit und Wärmebeständigkeit von Polycarbonat
  • Hohe Biege- und Zugfestigkeit von ABS
  • Sehr hohe Maßgenauigkeit

PC-ISO

Beschreibung:

Dieses biokompatible Polycarbonatmaterial zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit aus. Aufgrund seiner Vielseitigkeit, Haltbarkeit und Dimensionsstabilität eignet es sich ideal für alle Arten von Prototypen, von der Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie bis hin zu kleinen Serien von medizintechnischen Endprodukten.

Merkmale:

  • Hohe Festigkeit und Steifigkeit, ideal für Teile, die ständiger Belastung und schweren Lasten ausgesetzt sind
  • Hervorragende Hitzebeständigkeit, geeignet für den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen
  • Gute chemische Beständigkeit und Formbeständigkeit

Ultem 9085

Beschreibung:

Ultem 9085 ist ein Blue Card-zertifizierter, flammhemmender Thermoplast. Dank seiner überragenden mechanischen Leistung und dem ausgezeichneten Festigkeits-Gewichts-Verhältnis eignet er sich hervorragend für hochfunktionale Prototypen und produktionsgeeignete Serienbauteile.

Merkmale:

  • Überragende mechanische Leistung mit hervorragendem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
  • Flammhemmend – Blue Card-zertifiziert, UL 94 V-0-zertifiziert
  • Sehr hohe Maßgenauigkeit

PA-CF

Beschreibung:

PA-CF ist ein steifes und leichtes thermoplastisches Filament, das mit geschnittenen Kohlenstofffasern verstärkt wurde und eine hohe Festigkeit aufweist. Es eignet sich ideal für Werkzeuge, Funktionsprototypen und Maschinenteile, die regelmäßigen Belastungen ausgesetzt sind.

Merkmale:

  • Hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht
  • Höchste Biegefestigkeit und bestes Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis aller FDM-Materialien
  • Doppelt so stark wie normales Polyamid

Technische Daten:

Maximale Abmessungen: Es gibt keine Begrenzungen, da Baugruppen aus einzelnen Bauteilen zusammengesetzt werden können.

Bauraumgröße: 914 x 610 x 914 mm

Genauigkeit: ±0,15 % (mit einer Untergrenze von ±0,2 mm)

Schichtstärke: 0,18 – 0,33 mm (materialabhängig)

Mindestwandstärke: 1 mm

Oberflächenstruktur: Unbearbeitete Teile weisen in der Regel eine unebene Oberfläche auf, können jedoch durch verschiedene Nachbearbeitungen verfeinert werden.

Vorteile, Anwendungsbereiche und Herausforderungen:

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine revolutionäre Technologie im Bereich der additiven Fertigung. Diese Technologie bietet zahlreiche Vorteile, findet Anwendung in verschiedenen Branchen und bringt auch einige Herausforderungen mit sich. Hier finden Sie eine Übersicht:

Vorteile:

  • Kosteneffizienz: FDM ist wegen der geringen Material- und Gerätekosten sehr wirtschaftlich.
  • Einfache Bedienung: Die Drucker sind benutzerfreundlich und leicht zu warten.
  • Materialvielfalt: Breite Auswahl an Filamenten für verschiedene Anforderungen.
  • Designfreiheit: Ermöglicht die Herstellung komplexer Strukturen ohne aufwendige Werkzeugvorbereitung.
  • Robuste Konstruktionen: Erzeugnisse sind stabil und für den Langzeiteinsatz geeignet.

Anwendungsbereiche:

  • Prototypenbau: Ideal für schnelles Prototyping mit geringen Kosten.
  • Ersatzteile: Ermöglicht schnelle und kostengünstige Produktion von Ersatzteilen.
  • Kundenspezifische Produkte: Flexible Produktion von Kleinserien nach spezifischen Kundenwünschen.

Herausforderungen:

  • Detailgenauigkeit: Geringere Auflösung im Vergleich zu Technologien wie SLA oder SLS.
  • Sichtbarer Schichtaufbau: Die Oberflächenstruktur kann die ästhetische Qualität beeinträchtigen.
  • Materialverformung: Probleme wie Warping oder Verzug können auftreten, insbesondere bei großen Objekten.
  • Stützstrukturen: Notwendig für komplexe Designs, erfordern zusätzliche Nacharbeit.

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Fazit:
Fused Deposition Modeling bietet eine hervorragende Balance zwischen Kosten, Zugänglichkeit und Funktionalität, wodurch es eine beliebte Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen vom Klassenzimmer bis zur Produktionslinie ist. Durch seine Einfachheit und Effizienz bleibt FDM eine Schlüsseltechnologie in der Welt des 3D-Drucks.
Möchten Sie mehr über die Möglichkeiten von Fused Deposition Modeling erfahren oder sind Sie bereit, FDM für Ihre Projekte zu nutzen?

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