Schmelzschichtung (FDM/FFF)
Das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) wurde Ende der 80iger Jahren von der Firma Stratasys entwickelt. Da der Begriff FDM patenrechtlich von der Firma Stratasys geschützt ist, wird auch vom FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) gesprochen. Als Material wird in der Regel ein Kunststoff in Drahtform verwendet. Aber auch sehr viele neue Materialien werden in den nächsten Jahren das Sortiment stark erweitern. So werden z.B. Mischformen, wie Metall und Kunststoff oder gummiartige Werkstoffe die Möglichkeiten enorm erweitern.
Der Draht (Filament) ist meist auf Rollenform verfügbar und wird mit Hilfe eines Extruders (Fördergerät mit einer beheizten Düse) zum Schmelzen gebracht. Der Düsendurchmesser beträgt i.d.R. 0.4 mm, aber auch Düsen mit den Durchmessern 0.3 mm und 0.5 mm sind erhältlich.
Das Material wird schichtweise aufgetragen. Die Schichthöhe beeinflusst die Qualität des Ausdruckes. Als Standard-Schichthöhe wird meist die Höhe 0.2 mm (200 Mikron) definiert. Für eine sehr hohe Qualität die Schichthöhe 0.1 mm (100 Mikron) und für eine niedrige Qualität die Schichthöhe 0.3 (oder 0.4) mm (300 Mikron/400 Mikron). Aber nicht nur die Qualität wird mit der Schichthöhe in Verbindung gebracht sondern auch die Ausdruckgeschwindigkeit. Je höher die Qualität desto längere Druckzeiten sind zu kalkulieren.
Ein Beispiel von der Erstellung eines 3D-Objekte bis hin zum FDM/FFF-Druck:
Selectives Laser Sintering / Laserintern (SLS)
Das Druckverfahren Selective Laser Sintering (SLS) / Selective Laser Melting (SLM) wurde während der 80er Jahre entwickelt. Im deutschsprachigen Sprachraum wird mehr die Bezeichnung Lasersintern oder Laserschmelzen verwendet. Bei diesem Verfahren wird feines Kunststoff- oder Metallpulver verwendet.
Auch hier wird das Objekt in Schichten aufgebaut. Eine komplette Schicht wird mit Pulver bedeckt. Anschließend erhitzt ein Laserstrahl das verwendete Pulver an den Stellen, an denen das Objekt entstehen soll. Das restliche Pulver dient zugleich als Stützmaterial. Interessant ist hier, das bei diesem Verfahren bereits Farbe mit hinzugemischt werden kann.
Bei Fertigstellung des Druckes ist der gesamte Druckraum mit Pulver gefüllt. Eingebettet liegt das fertige Druckergebnis. Mittels Pressluft wird das Objekt in einer zweiten Kammer gesäubert.
Ein führender Hersteller von Select Laser Sintering ist beispielsweise die Firma 3D Systems. Hier ein Video von 3D Systems zum Thema SLS:
Stereolithografie (SLA)
Das Druckverfahren Sterolithografie (SL oder SLA) wurde Mitte der 80er Jahre entwickelt. Dabei handelt es sich um das Erhärten eines Kunstharzes mit Hilfe von UV-Licht.
Die meisten SL-Drucker arbeiten nach der Methodik, dass sich im unteren Bereich eine Wanne mit dem flüssigen Kunstharz befindet. Die Flüssigkeit wird von unten mit einem Laser angestrahlt. Das Material erhärtet an diesen Stellen und wird nach oben gezogen, um die nächste Schicht zu generieren.
Das Verfahren wird besonders für die Erstellung von Prototypen, der Dental- und der Schmuckindustrie eingesetzt. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die extrem gute Auflösung der gedruckten Objekte. Bei dieser Methodik ist eine Schichthöhe von nur 0.025 mm (25 Micons) möglich.
Die bisher größten Nachteile sind die höheren Anschaffungs- und Verbrauchskosten gegenüber dem FDM/FFF-Verfahren und die Entsorgung des Restmaterials, da es als Sondermüll behandelt werden muss. Desweiteren sollte man SL-Drucker nur in gut durchlüfteten Räumen betreiben.
Ein führender Hersteller von SL-Druckern ist die Firma Formlabs. Folgend ein Video der Firma zum Thema SL-Druck.