Gastbeitrag von 3DHubs

Wer etwas in 3D drucken lassen möchte, hat dank des technischen Fortschritts bei der Drucktechnologie die Auswahl zwischen vielen verschiedenen Verfahren. Das reicht vom Pulver, das per Klebschicht verbunden wird bis zur Schichtung eines flüssigen Materials, was sich über Lichtbestrahlung oder Abkühlung auf Raumtemperatur Stück für Stück zu einem Modell entwickelt.

Die beliebtesten Verfahren sind dabei das Fused Deposition Modeling (FDM) und die Stereolithographie (SLA). Im Folgenden werden die beiden Verfahren mit ihren Vor- und Nachteilen vorgestellt und erläutert, wann sich welches Verfahren anbietet.

Wie funktionieren die 3D-Druckverfahren?

Beim Fused Deposition Modeling (FDM), auch Schmelzschichtung oder Fused Filament Fabrication (FFF) genannt, wird das Modell, das gedruckt wird, Schicht für Schicht aus einem schmelzbaren bzw. thermoplastischen Material hergestellt. Dieses wird – ähnlich wie bei einer Heißklebepistole – flüssig aus einem (meist beheizten) Extruder auf das (oft ebenfalls beheizte) Druckbett aufgetragen. Sobald eine Schicht bei Raumtemperatur abgekühlt und ausgehärtet ist, wird die nächste Schicht aufgetragen, bis das fertige Modell gedruckt ist.

Bei der Stereolithographie (SLA) – einem der ersten Verfahren zum 3D-Druck überhaupt – wird das zu druckende Modell aus Photopolymer hergestellt, das unter Lichtbestrahlung aushärtet. In einem Becken mit flüssigem Photopolymer entsteht mit Hilfe eines Lasers, der das Material punktgenau an gewünschter Stelle aushärtet, Schicht für Schicht ein Modell.

Welches Material lässt sich mit FDM und SLA drucken?

Während bei der SLA-Technologie in der Regel Kunstharze (Resine) verwendet werden, die bei Lichteinwirkung aushärten, sind beim FDM ganz verschiedene Materialien im Einsatz. Am häufigsten werden beim FDM die Kunststoffe ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat) und PLA (Polylactide) verwendet. Darüber hinaus gibt es unter anderem Holz- und Kork-Filament, bei dem PLA mit Holz- oder Korkfasern angereichert wird um das Modell in entsprechender Optik und Haptik anfertigen zu können. Inzwischen gibt es auch Filamente auf PLA-Basis, die aus Gründen der Nachhaltigkeit mit Kaffeesatz oder Pflanzenfasern angereichert werden. Mit manchen 3D-Druckern lassen sich sogar Metalle per FDM-Technologie drucken.

Wer gerne farbige Modelle als Endprodukt vom Kunstobjekt bis zum Gebrauchsgegenstand drucken möchte, hat bei der FDM-Technologie eine wesentlich größere Farb- und Materialauswahl. Bei den bei der SLA-Technologie verwendeten Harzen ist man zumeist auf das Angebot des jeweiligen 3D-Drucker-Herstellers angewiesen, da diese speziell auf das jeweilige Gerät abgestimmt sind.

Druckqualität und Nachbearbeitung

Die Druckqualität ist bei SLA deutlich glatter als bei der FDM-Technologie. Das liegt vor allem daran, dass beim Druck mit Lichtaushärtung keine Kräfte auf das Druckmaterial einwirken und dadurch sehr dünne Schichtdicken von 0,01 bis 0,05 entstehen. Beim FDM-Druck aus der Düse sind die einzelnen Schichten nach dem Druck häufig noch sehr gut zu erkennen. Die Präzision hängt zu einem großen Teil von der Bewegungsgenauigkeit des Extruders ab, weshalb 3D-Drucker mit FDM-Technologie besonders gut kalibriert werden sollten, damit die Schichten möglichst ohne große Verschiebungen aufeinander aufgebracht werden können. Darüber hinaus wirkt beim FDM das Gewicht aus oberen Schichten auf die unteren, neueren Schichten ein, sodass auch hier ein Qualitätsverlust beim Druck zustande kommen kann.

Nachbearbeitung ist bei beiden Drucktechnologien notwendig, wobei sich dieses beim FDM-Druck leichter ist als bei den Kunstharzrückständen, die bei der SLA Technologie entstehen.

Preis-Leistung und Fazit

Wesentlich preisgünstiger und flexibler – und von daher auch beliebter – ist die FDM Technologie. Diese ist weit verbreitet. Doch je nach Anspruch an Präzision und Material kann sich bei vielen Vorgängen auch SLA Technologie lohnen – etwa im Bereich der Schmuckherstellung und für Kunstobjekte. FDM ist im Material flexibler, aber nicht besonders präzise und erfordert mehr Nacharbeiten.

Wer präzise Oberflächen benötigt, kann statt des 3D-Drucks auch Modelle mit CNC Fräsen statt mit 3D-Druck herstellen. Beim CNC Fräsen können verschieden Materialien genutzt werden, die präzise in Form gebracht werden und hohen Qualitätsstandards genügen.