FDM vs. SLA: Definitionen, Prozesse, Materialien, Drucker und Anwendungen

FDM- und SLA-Definitionen im 3D-Druck

Fused Deposition Modeling (FDM) , auch bekannt als Fused Filament Fabrication (FFF), ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Teile durch selektives Ablagern von geschmolzenem Material entlang einer vorgegebenen Bahn schichtweise aufgebaut werden. Dabei werden thermoplastische Polymere in Filamentform verwendet, um die endgültigen physischen Objekte zu erzeugen. FDM wird aufgrund seiner Effizienz, Kosteneffizienz und der Fähigkeit, langlebige und stabile Teile herzustellen, häufig eingesetzt.

Stereolithografie (SLA) hingegen ist eine Form des 3D-Drucks und gehört zur Familie der Fotopolymerisationsverfahren. Dabei wird ein Polymerharz mithilfe eines ultravioletten (UV) Laserstrahls selektiv Schicht für Schicht ausgehärtet. SLA ist bekannt für seine hohe Genauigkeit, isotropen Teile und glatten Oberflächen und eignet sich daher besonders für detaillierte Prototypen und Produktionsteile.

Beide Technologien haben den Bereich Rapid Prototyping und Fertigung revolutioniert und verfügen jeweils über einzigartige Fähigkeiten und Anwendungen. In den folgenden Abschnitten werden wir uns eingehender mit ihren Prozessen, Materialien, Druckern und Anwendungen befassen, um die Unterschiede zu verstehen.

Bildquelle: engineering.com

Druckprozess

FDM-Druckverfahren

Fused Deposition Modeling (FDM) umfasst eine Reihe von Schritten zum Erstellen von 3D-gedruckten Objekten:

Design : Es beginnt mit einem 3D-Design, das in einer CAD-Software erstellt wird.

Extrusion : Filament, normalerweise ein thermoplastisches Polymer, wird von einer Spule abgewickelt und einer Extrusionsdüse zugeführt.

Ablagerung : Die Düse erhitzt das Material und extrudiert es in dünnen Strängen, wodurch es Schicht für Schicht auf der Bauplattform abgelegt wird.

Schichtung : Der Prozess wird fortgesetzt, wobei jede Schicht an der vorherigen haftet, bis das Objekt vollständig geformt ist.

SLA-Druckverfahren

Auch bei der Stereolithografie (SLA) gibt es eine Reihe unterschiedlicher Schritte:

Design : Beginnt mit einem 3D-Modell, das normalerweise mit einer CAD-Software entworfen wird.

Harzvorbereitung : Ein Behälter mit flüssigem Photopolymerharz wird für den Druck vorbereitet.

Aushärtung : Ein UV-Laser härtet das Harz selektiv aus und verfestigt es, wobei er für jede Schicht den Querschnitt des Objekts nachzeichnet.

Anheben : Nachdem jede Schicht ausgehärtet ist, wird die Bauplattform angehoben, damit eine neue Harzschicht die Oberfläche bedecken kann.

Wiederholung : Der Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das Objekt fertig ist

FDM ist aufgrund seiner Einfachheit und Kosteneffizienz weiter verbreitet, während SLA aufgrund seiner Präzision und Verarbeitungsqualität bevorzugt wird.

Bildquelle: Creality

Materialien: Filament vs. Harz

Im Bereich des 3D-Drucks spielen Materialien eine grundlegende Rolle für die Qualität, Funktionalität und Anwendung der gedruckten Objekte. Beim FDM- und SLA-Druck werden zwei Hauptmaterialien verwendet: Filament und Harz.

FDM-Filamentmaterialien

Filamente sind die Rohstoffe für FDM-Drucker und werden üblicherweise als Spulen aus thermoplastischen Polymeren angeboten. Diese Materialien werden geschmolzen und durch eine beheizte Düse extrudiert, um das 3D-Objekt Schicht für Schicht aufzubauen. Zu den gängigen FDM-Filamenten gehören:

PLA (Polymilchsäure) : Umweltfreundlich und einfach zu drucken, geeignet für Basismodelle und Prototypen.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) : Langlebig und hitzebeständig, ideal für Funktionsteile.

PET (Polyethylenterephthalat) : Robust und wasserbeständig, wird häufig für Behälter verwendet.

Nylon : Robust und flexibel, perfekt für mechanische Komponenten.

TPU (Thermoplastisches Polyurethan) : Elastisch und langlebig, wird für Teile verwendet, die Flexibilität erfordern.

PC (Polycarbonat) : Hohe Schlagfestigkeit und Temperaturbeständigkeit für anspruchsvolle Anwendungen.

Schauen Sie sich unseren Materialleitfaden für den FDM-3D-Druck an

Bildquelle: HATCHBOX Schwarzes PLA-Filament 1,75 mm

SLA-Harzmaterialien

Harze werden in SLA-Druckern verwendet und liegen in flüssiger Form vor. Es handelt sich um Photopolymere, die bei Licht einer bestimmten Wellenlänge, typischerweise eines UV-Lasers, aushärten. Mit SLA-Harzen lassen sich Teile mit hoher Detailgenauigkeit und glatter Oberfläche herstellen. Zu den Arten von SLA-Harzen gehören:

Standardharze : Bieten gute Details und eignen sich für allgemeines Prototyping.

Robuste Harze : Entwickelt für Teile, die eine höhere Festigkeit und Schlagfestigkeit erfordern.

Flexible Harze : Bieten Flexibilität und werden für Objekte verwendet, die gebogen oder komprimiert werden müssen.

Gießbare Harze : Werden zum Erstellen von Formen zum Gießen von Metallteilen verwendet.

Dental- und medizinische Harze : Biokompatible Harze, geeignet für medizinische und zahnmedizinische Anwendungen.

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Filamentdrucker vs. Harzdrucker

Filament-3D-Drucker

Filament-3D-Drucker sind die am weitesten verbreiteten 3D-Drucker für den privaten und professionellen Gebrauch. Sie funktionieren, indem sie thermoplastische Filamente schmelzen und diese Schicht für Schicht durch eine Düse extrudieren, um ein Objekt aufzubauen. Filamentdrucker sind bekannt für:

Vielseitigkeit : Kann mit einer Vielzahl von Materialien drucken, darunter PLA, ABS, PETG, Nylon und mehr.

Benutzerfreundlichkeit : Im Allgemeinen benutzerfreundlich, mit unkompliziertem Druckvorgang.

Erschwinglichkeit : Sie sind in der Regel günstiger als Harzdrucker, sowohl hinsichtlich der Anfangsinvestition als auch der Materialkosten.

Haltbarkeit : Die hergestellten Teile sind mechanisch stabil und eignen sich daher für funktionale Prototypen und Endverbrauchskomponenten.

Bildquelle: Bambu Lab P1S 3D-Drucker

Harz-3D-Drucker

Harz-3D-Drucker hingegen verwenden einen Behälter mit Photopolymerharz, das durch eine Lichtquelle – in der Regel einen Laser oder einen digitalen Lichtprojektor – ausgehärtet wird. SLA ist eine der gängigsten Harzdrucktechnologien. Harzdrucker zeichnen sich durch Folgendes aus:

Hohe Präzision : Ermöglicht die Herstellung von Teilen mit komplizierten Details und glatter Oberflächenbeschaffenheit.

Materialeigenschaften : Die Harze können für bestimmte Eigenschaften wie Zähigkeit, Flexibilität oder Transparenz formuliert werden.

Nachbearbeitung : Gedruckte Teile müssen normalerweise gereinigt und weiter ausgehärtet werden, was ein mühsamer Prozess sein kann.

Kosten : Harzdrucker und -materialien sind im Allgemeinen teurer als FDM, bieten jedoch eine bessere Detail- und Oberflächenqualität.

Die Wahl zwischen den beiden hängt weitgehend von den spezifischen Anforderungen des Druckauftrags ab, beispielsweise vom erforderlichen Detaillierungsgrad, den erforderlichen mechanischen Eigenschaften und dem verfügbaren Budget.

Bildquelle: Formlabs 3L-Großformat-Harzdrucker

Anwendungen

Anwendungen des FDM-3D-Drucks

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine vielseitige 3D-Drucktechnologie mit einem breiten Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen:

Prototyping: Schnelle und kostengünstige Herstellung von Prototypen zum Testen von Form, Passform und Funktion.

Fertigungshilfen : Erstellung von Vorrichtungen, Halterungen und Werkzeugen zur Optimierung von Fertigungsprozessen.

Prothetik : Maßgefertigte Prothesen, die günstiger und schneller herzustellen sind als mit herkömmlichen Methoden.

Bildung : Lehrmittel und Modelle für Bildungszwecke, die praktische Lernerfahrungen ermöglichen.

Konsumgüter : Anpassbare Artikel wie Handyhüllen, Schuhe und Wohndekor.

Automobil : Teile für Autos, einschließlich Innenraumkomponenten und Teile für Funktionstests.

Anwendungen des SLA-3D-Drucks

Die Stereolithografie (SLA) ist für ihre hohe Präzision bekannt und wird in Anwendungen eingesetzt, die komplizierte Details und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit erfordern:

Zahnmedizin und Medizin: Biokompatible Prothesen, chirurgische Führungen und patientenspezifische Modelle für die präoperative Planung.

Schmuck : Detaillierte Muster zum Gießen und Formen für komplizierte Designs.

Engineering : Hochpräzise Bauteile und komplexe Geometrien für Funktionstests.

Produktdesign : Prototypen mit feinen Merkmalen und hochwertiger Oberflächenbeschaffenheit zur Designüberprüfung.

Audiologie : Individuell auf den Einzelnen zugeschnittene Ohrhörer und Hörgerätekomponenten.

Kunst und Unterhaltung : Detaillierte Figuren, Modelle und Repliken für Sammler und Studios für visuelle Effekte.

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