3D-Drucktechnologien – FDM, SLA und SLS im Vergleich
Wohnen und Einrichten / Elektronik: Besonders als industrielles Fertigungsverfahren gewinnt das auch als additive manufacturing bezeichnete 3D-Druckverfahren immer mehr an Bedeutung. Doch auch im Alltag privater Haushalte werden die Einsatzmöglichkeiten der Technologie vielfältiger.
Etwas in 3D drucken lassen funktioniert mit unterschiedlichen Methoden. Jede besitzt individuelle Stärken und Schwächen, hat spezielle Anforderungen an Personalqualifikation sowie technologische Infrastruktur und eignet sich somit für spezifische Anwendungsbereiche. Die drei aktuell dominierenden 3D-Druckverfahren werden in diesem Artikel vorgestellt und verglichen.
FDM (Fused Deposition Modeling) – der Einstieg in den 3D-Druck
Die auch als Fused Deposit Modeling (FDM) bezeichnete Schmelzschichtung ist die aktuell am häufigsten verwendete 3D-Drucktechnik. Eine Form oder Struktur wird mit einem thermoplastischen Filament, meistens Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymilchsäure (PLA) oder Nylon (Polyamid), mittels einer Düse im Schichtverfahren aufgebaut. Dieses Verfahren ist momentan am kostengünstigsten und wird vor allem bei der Prototypenentwicklung und durch private Endverbraucher in den Bereichen Maschinen- und Modellherstellung eingesetzt. Die mit dieser 3D-Produktionstechnik erzeugten Elemente bieten die geringste Auflösung und Detailgenauigkeit der drei vorgestellten Herstellungsverfahren und sind daher eher nicht für die Darstellung komplexer und detaillierter Objekte geeignet. Für das Spritzverfahren muss Material aktiv aufgetragen werden und das Endresultat ist stark von der Qualität der Spritzdüse abhängig. Sowohl bei der SLA- als auch bei der SLS-Methode wird hingegen ein Laser verwendet, um die gewünschte Form aus einem bereits bestehenden Materialblock herauszuformen.
Stereolithographie (SLA) – der Vorreiter überzeugt durch Vielseitigkeit
Mitte der 80er Jahre patentierte der US-Physiker Chuck Hull mit der Stereolithographie (SLA) die weltweit erste 3D-Drucktechnologie. Bei dem als Photopolymerisation bezeichneten Verfahren wird ein Laser zur Aushärtung von flüssigem Harz genutzt. Dieses 3D-Herstellungsverfahren bietet die höchste Auflösung und Detailgenauigkeit der drei vorgestellten Methoden und erzeugt die glattesten Oberflächen. Durch ihre hohe Produktionsqualität wird die SLA- Technologie in vielen Bereichen eingesetzt, wie z.B. zur Herstellung von detaillierten Prototypen, Schmuck oder im Modellbau. Das SLA-Verfahren erfordert jedoch auch die komplexeste Nachbearbeitung der drei Verfahren. Harzreste und Produktionsrückstände müssen aufwendig entfernt werden. Die Handhabung der Technologie erfordert spezifische technische Kenntnisse und somit hoch qualifiziertes und teures Fachpersonal. Und auch die Maschinen selbst sowie die zum Druck verwendeten Harze sind wesentlich kostenintensiver in Beschaffung und Unterhalt, als bei der FDM-Technologie.
Selektives Lasersintern (SLS) – kostspielige aber qualitativ hochwertige Ergebnisse
Das Selektives Lasersintern (SLS) wird überwiegend für die industrielle Fertigung verwendet. Größe, technologische Komplexität sowie hohe Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten der SLS-Maschinen machen diese 3D-Drucktechnik zur kostspieligsten der drei beschriebenen additiven Herstellungsmethoden. Bei dem Verfahren werden kleine Polymerpulverpartikel mit einem Laser verschmolzen. Mit der SLS- Technologie hergestellte Teile weisen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften bei sehr guter Stabilität auf. Der industrielle Einsatz, wie z.B. bei der Produktion von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie, entwickelt sich daher rasant und auch bei der Erstellung komplexer Prototypen und Modelle wird dieses Fertigungsverfahren eingesetzt. Aufgrund der hohen Kosten lagern viele Unternehmen diesen Produktionsschritt jedoch an einen externen 3D Druck Service aus.
Fazit:
Heute stehen unterschiedliche 3D-Drucktechnologien zur Auswahl. Welches Verfahren das „Beste“ ist, hängt von vielen Faktoren ab, jedoch hat jede der drei vorgestellten Technologien ihre Daseinsberechtigung. Das Potenzial der additiven Fertigungstechnologie ist jedenfalls noch lange nicht ausgereizt.
Quelle: Tipps24-Netzwerk - HR
Fotos: Pixabay / CCO Public Domain / nedeljkograbant