Fused Deposition Modeling (FDM)

image of Erklärung der Technologie Fused Deposition Modeling und deren Charakteristiken, Vorteile und Nachteile, Materialien, Maschinen, Hersteller, Anwendungsfälle sowie Verarbeitungskette. image of Erklärung der Technologie Fused Deposition Modeling und deren Charakteristiken, Vorteile und Nachteile, Materialien, Maschinen, Hersteller, Anwendungsfälle sowie Verarbeitungskette.

Synonyme

Fused Filament Fabrication, FFF, Fused Layer Modeling/Manufacturing, FLM.

Prozessbeschreibung

Ein Kunststoffdraht wird geschmolzen und durch eine Düse extrudiert. Teile werden durch das schichtweise Ablegen des geschmolzenen Kunststoffs aufgebaut. Weiter lesen

Eine Fused Deposition Modeling Maschine schmilzt einen Kunststoffdraht und extrudiert ihn durch eine Düse. Das geschmolzene Material wird auf eine Bauplattform aufgetragen, wo es abkühlt und aushärtet. Durch das schichtweise Auftragen des Materials wird das Bauteil aufgebaut.

FDM braucht Stützstruktur welches die Bauteile auf der Bauplattform befestigt und Überhänge unterstützt. Diese wird durch eine zweite Düse in einem anderen Material aufgebaut, welches sich leicht entfernen lässt. Mehrere Teile können gleichzeitig produziert werden, solange sie alle auf der Bauplattform befestigt sind.

Vor- und Nachteile

Fused deposition modeling kann funktionale Teile aus Standardmaterialien herstellen. Diese haben allerdings eine Anisotropie in z-Richtung und eine Stufenstruktur auf der Oberfläche. Weiter lesen

Fused Deposition Modeling arbeitet mit Standardkunststoffen, zum Beispiel ABS oder PC. Die Teile haben gute mechanische Eigenschaften und sind beständig über Zeit. Sie können nachbearbeitet werden wie traditionell hergestellte Kunststoffteile.

Durch den schichtweisen Aufbau haben die Teile eine Anisotropie in Z-Richtung und eine Stufenstruktur auf der Oberfläche. Zudem können feine Details nicht realisiert werden.

Anwendungsbereiche

  • Prototypen werden durch FDM in Standardmaterialien für Form- und Passtests sowie zu Funktionstests gebaut.
  • Hilfsteile (Schablonen, Positionierer, Lehren) können hergestellt werden.
  • Kleinserienteile werden in Standardmaterialien gebaut.

Charakteristiken / Restriktionen

  • Maximale Bauraumgrösse: 914x610x914 mm3
  • Kleinste mögliche Strukturgrösse: 0.178 mm
  • Genauigkeit: +/-0.178 mm
  • Kleinste Schichtdicke: 0.178 mm

Die Charakteristiken sind nur Anhaltspunkte, da sehr unterschiedliche Maschinen existieren.

Verarbeitungskette

Die Produktionsplanung umfasst Entscheidungen über die Stütztruktur und die Strategie, wie die einzelnen Schichten aufgebaut werden. FDM Teile können nachbearbeitet werden. Weiter lesen

Produktionsplanung

Die Produktion wird in einer speziellen Software geplant. Eines oder mehrere digitale 3D-Modelle (typischerweise im STL Format) werden auf der Bauplattform plaziert und die Stützstruktur berechnet. Wie die Düse die einzelnen Schichten aufträgt hat einen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Teile.


Nachbearbeitung

  • Stützstruktur entfernen: Die Teile werden von der Bauplattform abgelöst. Die Stützstruktur ist meist aus einem wasser- oder basenlöslichen Material, weshalb diese in einem Bad entfernt werden können. Ansonsten muss die Stützstruktur mechanisch entfernt werden.
  • Mechanische Nachbearbeitung: Die Teile können selektiv mechanisch nachbearbeitet werden um Toleranzen zu verbessern.
  • Oberflächenbearbeitung: Teile werden weiterverarbeitet durch Abtragen von Material (z.B. Polieren, Strahlen, Trovalisieren) oder durch Hinzufügen von Material (z.B. Lackieren, Färben). Funktionelle Beschichtungen sind auch möglich (EMC, Anti-Bakteriell etc.).

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