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UNSERE LEHRE

3D-Druck verstehen

TECHNOLOGIE

Wie drucke ich meine Idee?

FDM

FDM ist kurz für Fused Deposition Modeling

Synonyme: Fused Filament Fabrication (FFF) und Fused Layer Modeling/Manufacturing (FLM).

Prozess

Ein geschmolzener Kunststoffdraht wird durch eine Düse extrudiert und schichtweise abgelegt. Der Druck baut sich dadurch Schicht für Schicht auf.

Der Aufbau eines FDM Drucker ist sehr simpel. Je nach Bauweise unterscheiden sie sich zwar aber das Grundprinzip ist bei allen gleich. Die Nachfolgende Skizze zeigt den Grundlegenden Aufbau eines FDM Druckers .

 

Der Kunststoff befindet sich auf einer Filament Rolle (1). Das Filament wird  durch einen Extruder von der Rolle abgerollt und in den Heizblock (2) gedrückt. Der Extruder ist je nach Bauweise direkt am Heizblock verbaut oder etwas davor. Hier in Abbildung sind Extruder und Heizblock zusammengefasst (2). Das Geschmolzene Material wird durch eine Düse (3) gedrückt und abgelegt. Durch das Schichtweise ablegen baut sich das Bauteil(5) auf der Bauplattform auf (4). Die meisten Drucker haben unter der Bauplattform noch eine Heizung mit der sich die Bauplattform Heizen lässt.

Für den FDM Druck benötigt man Stützstruckturen mit welcher man die Haftung das Bauteil auf der Bauplattform verbessert und Überhänge unterstützt.

 

Die Bewegungen der Düse und Heizblocks sowie der Bauplattform können ebenfalls variieren. Bei  machen Druckern werdene die Bewegungen in x,y,z Richtung von Düse und Heizblocks ausgeführt. Bei anderen Druckern wie den Ultimaker 3 wird die Bewegung in z Richtung von der Bauplattform durchgeführt. Bei der Prusa Bauweise wird die Bewegung in x Richtung von der Bauplattform übernommen. Überhänge unterstützt Überhänge unterstützt Überhänge unterstützt

Material

Zusammengefasst lässt sich sagen das Thermoplaste verarbeitet werden. Die meist verwendet sind Polylactide (PLA) und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS). Für Stützstruckturen wird häufig Polyvinylalkohol (PVA) verwendet. Besonders beliebt ist PVA bei Druckern mit zwei Extrudern und Düsen.
In seltenen Fällen wird auch Polycarbonat (PC) verwendet.

 

erstellt am 15.08.2017

SLA

SLA ist kurz für Stereolitographie

Synonyme: SL, SLA, Vat Polymerisation

Prozess

Beim SLA Verfahren härtet ein UV-Laser flüssiges Photopolymer an der Oberfläche eines Bades. Durch Absenken der Bauplattform wird das Bauteil im Bad Schicht für Schicht aufgebaut.

Beim SLA Verfahren wird das Bauteil Schicht für Schicht auf einer Bauplattform aufgebaut welche sich in einem Polymerharzbad befindet. Die Oberfläche des Polymerharzbades wird mittels einem UV-Lasers ausgehärtet. Für den Aufbau der ersten Schicht befindet sich die Bauplattform sehr nah an der Oberfläche so dass diese Schicht an der Platte aushärtet. Danach senkt sich die Bauplattform und eine nächste Schicht wird darauf gebaut.

Es werden Stützstrukturen benötigt, welche aus dem gleichen Material aufgebaut sind.

Photopolymere altern mit der Zeit. Dadurch sind die Bauteile nicht beständig und verlieren nach einer Weile ihre mechanischen Eigenschaften und Geometrie.

Die Technologie kann Teile mit guter Oberflächengüte und feinen Details produzieren.



erstellt am 15.02.2018

SLS


SLS ist kurz für Selektives Lasersintern

Synonyme: LS Laser Sintering

Prozess

Eine dünne Schicht Material, welches in Pulverform vorliegt, wird von einem Laser selektiv geschmolzen. Die Teile werden Schicht für Schicht im Pulverbett aufgebaut.

Eine Laser Sinter Maschine trägt eine dünne Schicht Pulver auf eine Bauplattform auf. Diese wird mit Hilfe eines Lasers (manchmal auch mehreren Lasern) geschmolzen. Durch absenken der Bauplattform kann die nächste Schicht Pulver aufgetragen werden. Durch Wiederholung des Vorgangs der schichtweisen Pulverauftragung sowie der selektiven Schmelzung werden die Teile im Pulverbett aufgebaut.

Beim SLS Verfahren werden keine Stützstrukturen benötigt. Die Teile liegen im Pulverbett und werden so gestützt. Dies ermöglicht das gesamte Bauvolumen mit mehreren Teilen aufzufüllen, inklusive Stapeln und Verschachteln von Teilen. Bei der Konstruktion von Bauteilen die mittels SLS hergestellt werden sollte beachtet werden, dass keine geschlossenen Hohlräume vorliegen da sonst Pulver im Material eingeschlossen wird. Zudem muss die Schrumpfung des Materials, während der Sinterung mit eingeplant werden.

Die Prozesskammer wird vorgeheizt und befindet sich unter Schutzgas.

Als Materialien kommen Nylon, Elastomere, Alumide oder Polyamide in Frage. Das Angebot von Materialien wächst konstant.

Nach dem Sintern müssen die Bauteile von überschüssigen Pulver befreit werden. Anhaftendes Pulver kann mittels Druckluft entfernt werden.



erstellt am 05.04.2018

MATERIALIEN

Womit drucke ich meine Idee?.

PLA

PLA ist kurz für Polylactide. Die Summenformel oder Wiederholeinheit lautet (C3H4O2)n mit einer Molaren Masse von 76 g/mol. Es handelt sich um einen Thermoplasten.

Polylactide werden durch ionische Polymerisation von Lactid erzeugt.

Die Eigenschaften der Polylactide hängen vor allem von der Molekülmasse, dem Kristallinitätsgrad und gegebenenfalls dem Anteil von Copolymeren ab. Eine höhere Molekülmasse steigert die Glasübergangs- sowie die Schmelztemperatur, die Zugfestigkeit sowie den E-Modul und senkt die Bruchdehnung. PLA ist im Vergleich zu anderen Thermoplasten etwas spröder.

Bei reinem PLA liegt die Schmelztemperatur bei 150-160°C und die Drucktemperatur bei 190-220°C.

Die Drucktemperatur kann stark variieren, je nach Hersteller und Zusätzen. Auch Farbstoffe haben Einfluss auf die Drucktemperatur.

PLA weist aufgrund der Molekülstruktur eine biologische Abbaubarkeit auf, wobei hierfür bestimmte Umweltbedingungen nötig sind, die in der Regel nur in industriellen Kompostieranlagen zu finden sind. Zudem ist die Abbaubarkeit stark von der chemischen Zusammensetzung, sowie dem Einsatz eventueller Copolymere abhängig. Unter industriellen Kompostbedingungen vollzieht sich der Abbau jedoch innerhalb weniger Monate. In der Natur wird sich PLA nicht zersetzen.

Wir empfehlen nur PLA aus seriösen Quellen zu kaufen, da es bei der Verwendung von billigen Zusatz,- und Farbstoffen beim Drucken zur Entstehung von giftigen Gasen kommen kann.

Hier eine Empfehlung für ein Material für Geräte ohne Materialbindung.

 

erstellt am 19.11.2017

EIGENSCHAFTEN

Wie drucke ich meine Ideen?.

Temperatur Tower


Wie finde ich die richtige Drucktemperatur?
Die ideale Drucktemperatur von Filament im FDM Verfahren unterscheidet sich nicht nur zwischen den verschiedenen Materialien, sondern auch innerhalb einer Materialsorte von Hersteller zu Hersteller. Unterschiede in der Drucktemperatur findet man sogar bei Filamenten mit unterschiedlicher Farbe eines Herstellers aufgrund von unterschiedlichen Mengen und Art an Farbpigmenten, die die Drucktemperatur beeinflussen.
Aber nicht nur das Filament hat Einfluss auf die einzustellende Drucktemperatur, sondern auch der verwendete Drucker selbst. Die angezeigte Drucktemperatur muss nicht der tatsächlichen entsprechen.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die ungefähren Drucktemperaturbereiche.


Um schnell und einfach die perfekte Drucktemperatur zu finden, wird empfohlen einen Temperatur-Turm (temp tower) zu drucken.
Bei einem Temperatur-Turm handelt es sich um einen Turm, der aus identischen Gliedern besteht. Der Unterschied ist die Drucktemperatur. Jedes Glied wird in verschieden Temperaturen gedruckt.
Nach dem Druck können die einzelnen Glieder miteinander verglichen werden.
Wie man bei Cura die verschiedenen Temperaturen einstellt zeigen wir bei YouTube .
Hier finden Sie eine STL-Datei für den Druck einen Temperatur-Turms aus PLA.


erstellt am 06.04.2019