3D-Druck Technologien
Ein Verfahren - viele Bezeichnungen
Eine Eigenheit des 3D-Drucks sind die zahlreichen Bezeichnungen wie Additive Fertigung, werkzeuglose Fertigung oder englische Bezeichnungen wie Additive Manufacturing, Rapid Manufacturing, Rapid Prototyping. Auch innerhalb der verschiedenen Technologien haben sich im Laufe der Zeit mehrere Bezeichnungen etabliert.
Verfahrens-Gruppen
Zur besseren Übersicht lassen sich die Technologien in Verfahrens-Gruppen einteilen.
Material Extrusion (MEX)
Dabei wird drahtförmiger Kunststoff (Filament) oder Kunststoff-Granulat in einer Düseneinheit plastifiziert und schichtweise lokal aufgetragen.
Bezeichnungen:
- FDM – Fused Deposition Modeling (Kunststoff)
- FDM – Fused Deposition Modeling (Metall)
- FFF – Fused Filament Fabrication (Kunststoff)
- APF – Arburg Plastic Freeforming (Kunststoff-Pellets/Granulat)
- CFF – Continous Filament Fabrication (Fasern)
- PEM – Paste Extrusion Modeling (z.B. Ton/Lehm)
Powder Bed Fusion (PBF)
Dabei wird Kunststoff- oder Metall-Pulver schichtweise aufgetragen und je nach Verfahren mittels Laser, Infrarot und Bindemitteln lokal geschmolzen und verfestigt.
Bezeichnungen:
- SLS – Selective Laser Sintering (Kunststoff)
- MJF – Multi Jet Fusion (Kunststoff)
- SAF – Selective Absorption Fusion (Kunststoff)
- SLM – Selective Laser Melting (Metall)
- DMP – Direct Metal Printing (Metall)
- DMLS – Direct Metal Laser Sintering (Metall)
- LMF – Laser Metal Fusion (Metall)
- EBM – Electron Beam Melting (Metall)
Vat Photopolymerization (VPP)
Dabei wird ein lichtempfindliches, flüssiges Polymer (Harz, Resin) je nach Verfahren mittels Laser oder der Projektion von UV-Licht lokal ausgehärtet.
Bezeichnungen:
- SLA – Stereo Lithography
- DLP – Direct Light Processing
- LSPc – Lubricant Sublayer Photo-curing
- mSLA – Masked Stereolithography
- CLIP – Continous Liquid Interface Production
- DLS – Digital Light Synthesis
- LFS – Low Force Stereolithography
Material Jetting (MJT)
Dabei wird ein lichtempfindliches, flüssiges Polymer durch zahlreiche Düsen auf eine Plattform aufgetragen, wo dieses durch UV-Licht unmittelbar ausgehärtet.
Bezeichnungen:
- MJM – Multi-Jet Modeling
- PJ – Polyjet
- NPJ – NanoParticle Jetting
- Projet
- DOD – Drop on Demand (Wachs)
Binder Jetting (BJT)
Dabei wird flüssiges Bindemittel schichtweise auf
auf Metallpulver oder Sand aufgetragen. Nach dem 3D-Druck werden die Bauteile in einem Ofen gebrannt.
Bezeichnungen:
- Voxljet
- 3DP – 3D Printing
- ExOne
- SPJ – Single Pass Jetting
Directed Energy Deposition (DED)
Dies ist eine Art Auftragsschweissen. Je nach Verfahren wird die Enerie mittels Laser- bzw. Elektronen-Strahl oder hoher kinetischer Energie erzeugt.
Bezeichnungen:
- LENS – Laser Engineered Net Shaping
- MPA – Metal Powder Application
- WAAM – Wire and Arc Additive Manufacturing
- EBAM – Electron Beam Additive Manufacturing
- DMD – Direct Metal Deposition
- LMD – Laser Metal Deposition
Verfügbare 3D-Druck-Technologien
Mit der Jellypipe Print-Factory haben Sie Zugriff auf 13 verschiedene 3D-Druck-Technologien. Damit steht nahezu für jeden Anwendungszweck Ihrer Bauteile die richtige Technologie zur Verfügung.
Der Fokus sollte jedoch zu Beginn weder auf der Technologie noch auf dem Werkstoff liegen, sondern auf dem Einsatzzweck des zu druckenden Bauteils.
Ausführliche und klar definierte Anforderungen sind die Voraussetzung um die optimale Material-/Technologie-Kombination für den jeweiligen Einsatzzweck des Bauteils zu finden!
Kunststoff
Fused Deposition Modeling (FDM)
Fused Deposition Modeling gehört zu der Gruppe der Material-Extrusions-Verfahren. Es wird auch als Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet, da die Namensreche für FDM der Firma Stratasys gehören.
Dabei wird drahtförmiger Kunststoff (Filament) aufgeschmolzen und mit einer feinen Düse Schicht für Schicht aufgetragen.
FDM ist eine schnelle, günstige und vielseitige Lösung für erste Prototypen und Muster, Betriebsmittel, etc. Es gibt eine vielfältige Auswahl an Farben und Materialen.
Selektives Laser Sintern (SLS)
Das Selektive Laser Sintern gehört zu der Gruppe der Powder Bed Fusion Verfahren.
Dabei wird feines Kunststoffpulver schichtweise aufgetragen und mit einem Laser lokal aufgeschmolzen. Der Prozess findet unter Schutzgasatmosphäre statt.
SLS ermöglicht feste, belastbare Bauteile für vielfältige Einsatz-Möglichkeiten wie funktionale Bauateile oder eine skalierbare Serienproduktion. Die Materialauswahl umfasst PA11/12, PA-GF, PP, DuraForm HST und TPU.
Multi Jet Fusion (MJF)
Die von der Hewlett-Packard (HP) entwickelte Multi Jet Fusion Technologie gehört zu der Gruppe der Powder Bed Fusion Verfahren.
Dabei werden mit einem Druckkopf winzige Tröpfchen eines flüssigen Binders auf ein Kunststoffpulver gespritzt. Durch Infrarot-Einwirkung bindet die wärmeleitfähige Flüssigkeit das Pulver lokal.
MJF ermöglicht stabile, präzise Bauteile mit einer guten Oberflächenstruktur. Die Materialauswahl beschränkt sich derzeit auf PA12 und PA-GF.
MultiJet-Modeling (MJM)
MJM gehört zu der Gruppe der Material Jetting Verfahren. Aus rechtlichen Gründen existieren die Bezeichnungen MJM (Firma 3DSystems) und PolyJet der Firma Stratasys.
Dabei wird ein lichtempfindlicher, flüssiger Kunststoff (Photopolymer) durch zahlreiche Düsen auf eine Plattform aufgetragen, wo dieser durch UV-Licht unmittelbar ausgehärtet.
MJM ermöglicht glatte, präzise Bauteile für Prototypen, Designmuster etc. Es besteht die Möglichkeit von Vollfarb- und Multimaterial-Druck.
Selective Absorption Fusion (SAF)
Die Selective Absorption Fusion Technologie gehört zu der Gruppe der Powder Bed Fusion Verfahren. Die Namensreche für SAF gehören der Firma Stratasys.
Dabei wird eine infrarotempfindliche Flüssigkeit (HAF – High Absorbing Fluid) durch piezoelektrische Druckköpfe auf ein Kunsstoffpulver gespritzt. Durch Infrarot-Einwirkung verschmiltzt der Kunststoff an den mit dem HAF bedeckten Stellen.
SAF ermöglicht langlebige, präzise Bauteile insbesondere für die Serienproduktion. Die Materialauswahl umfasst derzeit PA11 und PA12.
Digital Light Processing (DLP)
DLP gehört zu der Gruppe der Vat Photopolymerization Verfahren. Aus rechtlichen Gründen existieren die Bezeichnungen DLP und LSPc (Lubricant Sublayer Photo-curing) der Firma Nexa3D.
Dabei wird ein lichtempfindlicher, flüssiger Kunststoff (Photopolymer) durch die Projektion von UV-Licht die gesamte Druckschicht gleichzeitig ausgehärtet.
DLP ermöglicht detailreiche Bauteile mit einer guten Oberflächenqualität für Prototypen, Dentaltechnik, Tiefziehformen, etc. Es stehen hochwertige Materialen für unterschiedliche Anwendungen zur Auswahl.
Stereolithografie (SLA)
SLA gehört zu der Gruppe der Vat Photopolymerization Verfahren. Es ist die älteste bzw. die erste kommerziell genutzte 3D-Druck Technologie. Der erste SLA 3D-Drucker der Firma 3DSystems kam 1987 auf den Markt.
Dabei wird ein lichtempfindlicher, flüssiger Kunststoff (Photopolymer) durch einen UV-Laser schichtweise lokal ausgehärtet.
SLA ermöglicht auch kleine, filigrane Bauteile mit glatten Oberflächen für Modelle, transparente oder lichtdurchlässige Bauteile, etc. Es stehen mehrere hochwertige Materialen zur Auswahl.
Metall
Selektives Laser Schmelzen (SLM)
Das Selektive Laser Schmelzen gehört zu der Gruppe der Powder Bed Fusion Verfahren. Die Namensreche für SLM gehören der Firma SLM Solutions (Nikon).
Dabei wird feines Metallstoffpulver schichtweise aufgetragen und mit einem Laser lokal aufgeschmolzen. Der Prozess findet unter Schutzgasatmosphäre statt.
SLM ermöglicht hochfeste Bauteile aus hochwertigen Metallen wie Aluminium, Stähle, Titan oder Kupfer.
Direct Metal Printing (DMP)
Direct Metal Printing gehört zu der Gruppe der Powder Bed Fusion Verfahren. Aus rechtlichen Gründen existieren die Bezeichnungen DMP (3DSystems) und DMLS (EOS).
Dabei wird feines Metallstoffpulver schichtweise aufgetragen und mit einem Laser lokal aufgeschmolzen. Der Prozess findet unter Schutzgasatmosphäre statt.
DMP ermöglicht Bauteile für Industrie und Maschinenbau aus Aluminium, Edelstahl oder Titan.
Fused Deposition Modeling (FDM) für Metall
Fused Deposition Modeling gehört zu der Gruppe der Material-Extrusions-Verfahren.
Dabei wird im FDM-Verfahren ein spezielles Filament (Metallpulver und Bindemittel) verwendet. Dem entstandenen «Grünteil» wird im zweiten Schritt das Bindemittel entzogen. Das entstandene «Braunteil» wird im dritten Schritt im Sinter-Ofen verfestigt.
Als Materialien stehen Edelstahl BASF Ultrafuse® 17-4 PH und 316L zur Verfügung.
Sand/PMMA und Guss
Binder Jetting (BJ)
Binder Jetting gehört zu der Gruppe der Binder Jetting Verfahren.
Dabei wird ein flüssiges Bindemittel schichtweise lokal auf das Material aufgetragen. Der Material verklebt an den mit dem Bindemittel bedeckten Stellen. Bei der Verwendung als Gussform (Sand) folgt noch das Brennen im Ofen.
BJ eignet sich für (Metall)guss-Formen oder Design- und Funktions-Modelle. Als Materialien stehen Quarzsand, synthetischer Sand und PMMA zur Verfügung.
Feinguss
Bei dieser hybriden Technologie werden die Vorteile von 3D-Druck und dem Guss-Verfahren kombiniert.
Dabei wird ein Modell aus Wachs gedruckt. Mit dem Aufbringen von von Silikat-Keramik und Sand entsteht daraus eine Keramik-Form aus welcher der Wachs ausgelöst wird. Nach dem Brennen im Sinterofen kann die Form für den Feinguss genutzt werden.
Feinguss ermöglicht hochwertige Bauteile aus Aluminium, diversen Stählen und Inconel.
Vakuumguss
Bei dieser hybriden Technologie werden die Vorteile von 3D-Druck und dem Guss-Verfahren kombiniert.
Dabei wird im SLA-Verfahren eine Positiv-Form gedruckt. Daraus entsteht eine Ur-Giessform aus Silikon für den Vakuumguss.
Vakuumguss eignet sich insbesondere für Prototypen von Bauteilen, welche später im Spritzguss-Verfahren erstellt werden sollen. Zum Einsatz kommen PP/PE- bzw. ABS/PA-ähnliche oder gummiartige Materialien.