Teil 3 : Generative Fertigung und FDM

by DrLex

FDM, Fused Deposition Modeling

Die Bezeichnung FDM, Fused Deposition Modeling, ist geschützt und dem Unternehmen Stratasy ltd zuzuordnen. Stratasy ltd gilt als einer der Weg- bereiter im 3D-Druckbereich und verfügt über zahlreiche Patente auf dem Internationalen-Markt, wie etwa für den abgeschlossen und beheizten 3D- Druckraum. Die für den privaten Haushalt hergestellten 3D-Drucker sind sogenannte FDM-Drucker, d.h. es wird nach dem Fused Deposition Mode- ling Prozess gearbeitet. Leicht verständlich formuliert bedeutet dies nur, dass das FDM (frei übersetzt Schmelzschichtverfahren) die schichtweise Herstellung eines Objektes ist.

Die angewandte Methode ist wie folgt aufgebaut:

by DrLex

Das Filament wird über den jeweiligen Fördermechanismus in den Extruder geführt und am Hot End auf ca.210°C erhitzt,bevor es in flüssiger Form durch die Düse (Nozzel) tritt. Von dort aus wird das Objekt schichtweise auf dem Druckbett aufgebaut.Die Schichtstärke wird beim 3D- Druck durch den Extruder beziehungsweise dessen Druckdüse bestimmt, gleichzeitig ist sie aber auch abhängig von den Achsen. Nach auftragen der ersten Schicht auf dem Druckbett, senkt sich das Druckbett um einen halben Millimeter dem Boden des 3D-Druckergehäuses zu und es entsteht die zweite Schicht. Zusammengefasst bedeutet dies, dass die Schichtstärke durch den Durchmesser der Düse und den Abstand zwischen dem Druckbett zur Düse entsteht.Der 15 Zentimeter hohe Krug in Abbil- dung 10 ist ein Beispiel für die Schichtstärke von 0,2 mm- hergestellt mit dem Ultimaker2, zuse- hen sind die einzelnen Schichten vom Filament und die recht großen Abstände dazwischen. Der 5 Zentimeter große Frosch zur Linken, in Abbildung 11, ist bei einer Schichtstärke von 0,1 mm gedruckt worden, diese Schichtstärke ist für gängige Objekte völlig ausreichend, sollte der Wunsch besteht, ein Objekt feiner und detailgetreuer zu drucken, so ist die Druckzeit zu erhöhen. Um hier Zeiten mit dem Ultimaker2 zu nennen würde bei einer Auflösung von 0,1 mm der Frosch in ca.: 400 Minuten gedruckt werden, bei einer Auflösung von 0.1 mm Schichtstärkesung von 0,2 mm sogar in ca.: 180 Minuten.Einfach ausgedrückt je feiner die Schichtstärke, desto länger die Druckzeit. Bei fein gedruckten Objekten muss das Tempo des 3D-Druckers von Hand nach unten anpasst werden. Standardmäßig nutzen Profianwender nur 50 mm/s dabei wird die Geschwindigkeit des 3D-Duckers über den Controller am Drucker auf ein Maximum von 85% gestellt. Der Ultimaker2 kann bei optimaler Einstellung mit bis zu 300 mm/s arbeiten, beim Betrachten der oben aufgeführten Zahlen, ist festzustellen, dass hier eine Verschwendung der Ressourcen stattfindet. Den- noch gilt auch hier je langsamer der Druck, desto hochwertiger wird das Objekt, außerdem mini- miert es Druckfehler, die entstehen könnten. Entscheidend für die Wahl der Einstellung ist, ob das Objekt über eine grobe oder feine Struktur verfügen soll. Bei Resultaten die eine feine Struk- tur aufweisen sollen gilt stets,die Geschwindigkeit des 3D-Druckers nach unten zu korrigieren. Die besten Resultate sind zu erreichen, indem man kleine Testdrucke macht, um später bei grö- ßeren Objekten Druckfehler zu vermeiden.

Anmerkung: Um das Verständnis zu vertiefen, nutzen Anwender YouTube Kanäle, wie et- wa von dem Unternehmen iGo3D hier werden komplette Druckvorgänge dargestellt. Wie bereits in beschrieben sieht man hier auch den Einsatz des Blue Tapes der Firma 3M. Unteranderem gibt es auch Videos, in denen zwei Extruder im 3D-Drucker eingebaut sind.