3D Druck Verfahren

Selektives Laser Sintern (SLS)

Lasersintern ist ein generatives Schichtbauverfahren: das Werkstück wird Schicht für Schicht aufgebaut. Durch die Wirkung der Laserstrahlen können so beliebige dreidimensionale Geometrien auch mit Hinterschneidungen erzeugt werden, z. B. Werkstücke, die sich in konventioneller mechanischer oder gießtechnischer Fertigung nicht herstellen lassen.

Wegen des hohen maschinellen Aufwands und insbesondere der vom generierten Volumen abhängenden Prozesszeiten (die im Bereich von Stunden, bei großen Teilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen auch von Tagen liegen können) werden die Verfahren besonders zum Fertigen von Prototypen und kleinen Stückzahlen komplizierter Teile verwendet. Der Trend geht allerdings dahin, die Technologie auch als Rapid-Manufacturing- bzw. Rapid Tooling-Verfahren zur schnellen Erzeugung von Werkzeugen und von Funktionsbauteilen zu nutzen.

Meist kommt als Laser ein CO2-Laser, ein Nd:YAG-Laser oder ein Faserlaser zum Einsatz. Der pulverförmige Werkstoff ist beispielsweise Polyamid 12 oder ein anderer Kunststoff, ein kunststoffbeschichteter Formsand, ein Metall- oder ein Keramikpulver.
Das Pulver wird auf eine Bauplattform mit Hilfe einer Rakel oder Walze vollflächig in einer Dicke von 0,001 bis 0,2 mm aufgebracht. Die Schichten werden durch eine Ansteuerung des Laserstrahles entsprechend der gesliceten Kontur des Bauteils schrittweise in das Pulverbett gesintert oder eingeschmolzen. Die Bauplattform wird nun geringfügig abgesenkt und eine neue Schicht aufgezogen. Das Pulver wird durch Anheben einer Pulverplattform oder als Vorrat in der Rakel zur Verfügung gestellt. Die Bearbeitung erfolgt Schicht für Schicht in vertikale Richtung, dadurch ist es möglich, auch hinterschnittene Konturen zu erzeugen.

Die Energie, die vom Laser zugeführt wird, wird vom Pulver absorbiert und führt zu einem lokal begrenzten Sintern oder Verschmelzen von Partikeln unter Reduktion der Gesamtoberfläche.
Es werden verschiedene Verfahrensvarianten unterschieden. Bei der klassischen Variante werden die Pulverkörner nur partiell aufgeschmolzen, es findet quasi ein Flüssigphasensinterprozess statt. Diese Variante findet Anwendung beim Sintern von Kunststoff und teilweise beim Sintern von Metall mit Spezialsinterpulver.
Möglich ist auch die direkte Verwendung metallischer Pulver ohne Zusatz eines Binders.

Technische Spezifikationen

min. Wandstärke
0,8 bis 1 mm
3D Druck Verfahren
Schichtdicke
0,12 mm
3D Druck Verfahren
min. Details
0,3 mm
3D Druck Verfahren
max. Baugröße
700 x 380 x 560 mm
3D Druck Verfahren
Preis
6 / 10

3D Druck Verfahren
Oberflächenglätte
7 / 10

3D Druck Verfahren
Flexibilität
8 / 10

3D Druck Verfahren
Lackierbarkeit
7 / 10

3D Druck Verfahren

Stereo-
lithographie (SLA)

Ein lichtaushärtender Kunststoff (Photopolymer), zum Beispiel Epoxidharz, wird von einem Laser in dünnen Schichten (Standardschichtstärke im Bereich 0,05-0,25 mm, bei Mikrostereolithografie auch bis zu 1-Mikrometerschichten) ausgehärtet. Die Prozedur geschieht in einem Bad, welches mit den Basismonomeren des lichtempfindlichen (photosensitiven) Kunststoffes gefüllt ist. Nach jedem Schritt wird das Werkstück einige Millimeter in die Flüssigkeit abgesenkt und auf eine Position zurückgefahren, die um den Betrag einer Schichtstärke unter der vorherigen liegt.

Der flüssige Kunststoff über dem Teil wird dann durch einen Wischer gleichmäßig verteilt. Dann fährt ein Laser, der von einem Computer über bewegliche Spiegel gesteuert wird, auf der neuen Schicht über die Flächen, die ausgehärtet werden sollen. Nach dem Aushärten erfolgt der nächste Schritt, so dass nach und nach ein dreidimensionales Modell entsteht.
Bei der Mikrostereolithografie werden keine Stützstrukturen benötigt, in vielen Fällen entfällt ebenfalls die Nachhärtung. Bei Stereolithografieverfahren für große Bauteile ist dies anders, da das vom Laser gehärtete Harz noch relativ weich ist und auch bestimmte Formelemente (z. B. Überhänge) während des Bauprozesses sicher zu fixieren sind. Dazu werden bei der Herstellung auch Stützstrukturen mitgebaut.

Nach dem Bauprozess wird die Plattform mit dem/den Teil(en) aus dem Behälter herausgefahren. Nach dem Abtropfen des nicht gehärteten Harzes wird das Modell von der Plattform entfernt, von den Stützstrukturen befreit, mit Lösungsmitteln gewaschen und in einem Schrank unter UV-Licht vollständig ausgehärtet.
Ein weiteres Verfahren, welches ebenfalls die Photopolymerisation zur Herstellung von physischen Objekten nutzt, ist das „Solid Ground Curing“ (SGC).

Dabei wird jede Schicht durch UV-Licht ausgehärtet, wobei für jede Schicht eine Lichtmaske in einem Photoplotter ausgedruckt werden muss.

Das Stereolithografie-Verfahren ist in der Produktentwicklung bei der Erstellung von Prototypen (Konzept-, Geometrie-, Anschauungs-, Funktionsmodelle) im Maschinenbau, insbesondere im Automobilbau und in der Medizin verbreitet. Ein zunehmender Trend wird in den nächsten Jahren bei der direkten Herstellung von Endprodukten mit Hilfe von Stereolithografie-Anlagen erwartet („Rapid Manufacturing“). Ein Anwendungsbeispiel, das hierbei im täglichen Leben bereits eine Rolle spielt, ist die Herstellung von individuellen Gehäusen für Hörgeräte mit Hilfe der Stereolithografie.

Technische Spezifikationen

min. Wandstärke
0,8 mm
3D Druck Verfahren
Schichtdicke
0,1 mm
3D Druck Verfahren
min. Details
0,3 mm
3D Druck Verfahren
max. Baugröße
1100 x 690 x 590 mm
3D Druck Verfahren
Preis
8 / 10

3D Druck Verfahren
Oberflächenglätte
9 / 10

3D Druck Verfahren
Stabilität
7 / 10

3D Druck Verfahren
Lackierbarkeit
10 / 10

3D Druck Verfahren

PolyJet

Unser PolyJet 3D Drucker kombiniert die Genauigkeit und Vielseitigkeit eines schnellen High-End-Prototyping-Druckers. Dank der PolyJet-Technologie bietet der Drucker verschiedene 3D-Druckmaterialien, u. a transparent und hitzebeständig, und verfügt über die branchenweit höchste Druckauflösung, um glatte Oberflächen, kleine bewegliche Bauteile und dünne Wände zu ermöglichen.

Mit der geräumigen Bauplattform von 300 × 200 × 150 mm ist dieser 3D Drucker ideal für das Prototyping von Verbrauchsgütern, Unterhaltungselektronik, medizinischen Geräten und mehr geeignet.

Der PolyJet 3D Drucker umfasst vier feste, blickdichte Materialien in verschiedenen Farben. Die Vero-Materialfamilie vereint Formbeständigkeit und hochdetaillierte Visualisierung und wurde für die Nachbildung von Kunststoffen entwickelt, die nah an das Endprodukt heranreichen.

  • Fest, blickdicht, weiß (VeroWhitePlus)
  • Fest, blickdicht, schwarz (VeroBlackPlus)
  • Fest, blickdicht, blau (VeroBlue)
  • Fest, blickdicht, grau (VeroGray)

Es ist der einzige 3D-Drucker mit besonderen Materialeigenschaften, wie z. B.:

  • Transparentes Material (VeroClear), ein starres, nahezu farbloses Material mit einer herausragenden Formbeständigkeit für die universelle Erstellung detailgetreuer Modelle und die visuelle Nachbildung transparenter Thermoplaste wie PMMA
  • Hitzebeständiges Material (RGD525) für erweiterte Funktionsprüfungen, Heißluft- und Heißwasserkontakt, statische Anwendungen sowie Ausstellungsmodellierung
  • Polypropylenartiges Material (DurusWhite) für Anwendungen mit Schnappverbindungen

PolyJet-basierte 3D-Drucker bringen Schichten aus flüssigem Photopolymer auf eine Bauplattform auf und härten diese mit UV-Licht aus. Die übereinanderliegenden Schichten formen ein 3D-Modell bzw. einen Prototyp. Vollständig ausgehärtete Modelle können direkt und ohne zusätzliches Nachhärten verwendet werden. Gemeinsam mit den ausgewählten Materialien trägt der 3D-Drucker auch ein gelartiges Stützmaterial auf, das Überhänge und komplexe Geometrien ermöglicht.

Die PolyJet-basierte 3D-Drucktechnologie zeichnet sich durch zahlreiche Vorteile für Rapid Prototyping aus, einschließlich überragender Qualität und Geschwindigkeit, hoher Präzision und der großen Materialvielfalt.

Technische Spezifikationen

min. Wandstärke
0,3 mm
3D Druck Verfahren
Schichtdicke
0,02 mm
3D Druck Verfahren
min. Details
0,3 mm
3D Druck Verfahren
max. Baugröße
300 × 200 × 150 mm
3D Druck Verfahren
Preis
8 / 10

3D Druck Verfahren
Oberflächenglätte
9 / 10

3D Druck Verfahren
Stabilität
6 / 10

3D Druck Verfahren
Lackierbarkeit
10 / 10

3D Druck Verfahren

ColorJet Modeling (CJM)

Zunächst wird die Luft innerhalb des Druckers erwärmt, um die optimale Betriebsumgebung für den 3D-Druck herzustellen. Gleichzeitig füllt das Gerät die Baukammer mit einer 3,18 mm (1/8 Zoll) starken Schicht Pulver, sodass die Teile nach der Fertigstellung auf diesem Pulverbett liegen und mühelos entnommen werden können.

Unmittelbar nach Abschluss der Vorbereitung des Produktionslaufs beginnt der Drucker mit dem Drucken der erzeugten Schichten. Das Gerät gibt aus dem Trichter an der Rückseite Pulver ab und verteilt eine dünne Schicht von 0,1 mm (0,004 Zoll) Stärke über die Bauplattform. Anschließend fährt der Druckwagen über diese Pulverschicht und trägt das Bindemittel (und bei einem Farbmodell verschiedene Tinten) in dem Muster des ersten gesendeten Querschnitts auf.

Das Bindemittel verfestigt das Pulver in diesem Modellquerschnitt, während das restliche Pulver trocken bleibt und wiederverwendet werden kann.

Nun senkt der Kolben unter der Baukammer das Pulverbett um 0,1016 mm(0,004 Zoll) ab, um den Aufbau der nächsten Schicht vorzubereiten. Dieser Zyklus wird wiederholt, bis das Modell fertig ist. In der Regel arbeiten diese 3D-Drucker mit einer vertikalen Baurate von 25 mm – 50 mm pro Stunde.

Das fertige Modell ruht zum Aushärten auf einem Bett aus losem Pulver. Nach Ablauf der Aushärtungszeit entfernt das Gerät automatisch einen Großteil des Pulvers, das das Modell umgibt, indem es Unterdruck erzeugt und den Boden der Baukammer in Vibration versetzt. Das lose Pulver wird pneumatisch durch das System befördert, gefiltert und zur Verwendung in nachfolgenden Produktionsläufen in den Trichter zurückgeleitet.

Anschließend wird das Teil in die Pulverfeinentfernungskammer gegeben. Hier entfernt man alle Pulverrückstände manuel mit Druckluft (auch dieses Material wird automatisch zurück in den 3D Drucker gesaugt und in späteren Produktionsläufen wiederverwendet).

Danach wird das fertige Modell nachbearbeitet, entweder wird es mit einem Epoxidharz oder mit einem Sekundenkleber infiltriert und erhält so seine strahlenden Farben.

Technische Spezifikationen

min. Wandstärke
2 mm
3D Druck Verfahren
Schichtdicke
0,1 mm
3D Druck Verfahren
min. Details
0,3 mm
3D Druck Verfahren
max. Baugröße
250 x 380 x 200 mm
3D Druck Verfahren
Preis
6 / 10

3D Druck Verfahren
Oberflächenglätte
7 / 10

3D Druck Verfahren
Stabilität
2 / 10

3D Druck Verfahren
Lackierbarkeit
8 / 10

3D Druck Verfahren

Fused Deposition Modeling (FDM)

Industrial

FDM beginnt mit einem Software-Prozess , der eine STL -Datei ( Stereolithographie -Dateiformat) verarbeitet , Mathematisch schneidet und das Modell für den Build-Prozess ausrichtet. Bei Bedarf wird eine Stützstruktur erzeugt.

Ein Kunststofffaden oder Metalldraht von einer Spule liefert das Material an die Extrusionsdüse, wo sie erhitzt und mit einer kontrollierten Geschwindigkeit extrudiert wird.

Das Modell wird durch Extrudieren kleiner Perlen aus dem thermoplastischem Material Schicht um Schichten gebildet, denn das geschmolzene Material härtet nach der Extrusion aus der Düse unmittelbar aus.

Die Düse bweget sich entlang der X- und Y-Achsen und stellt jede Schicht fertigt, bevor die Grundplatte entlang der Z-Achse bewegt wird und die nächste Schicht beginnt. Die Düse wird durch eine computergestützte Fertigung (CAM) -Software gesteuert, und das Teil wird von unten nach oben, Schicht für Schicht aufgebaut. Schrittmotoren oder Servomotoren werden in der Regel eingesetzt, um den Extrusionskopf zu bewegen.

Nach dem Abschluss des Drucks wird das Stützmaterial mit einem Reinigungsmittel oder Wasser aufgelöst. Anschließend ist das Teil einsatzbereit.

Unzählige Materialien sind für diese Technologie heutzutage verfügbar, wie ABS, ABSi, Polycarbonat, PC-ABS, PC-ISO, Ultem und viele mehr, mit verschiedenen Eigenschaften zwischen Festigkeit und Temperatureigenschaften.

Technische Spezifikationen

min. Wandstärke
1 mm
3D Druck Verfahren
Schichtdicke
0,15 mm
3D Druck Verfahren
min. Details
0,3 mm
3D Druck Verfahren
max. Baugröße
600 x 500 x 600 mm
3D Druck Verfahren
Preis
8 / 10

3D Druck Verfahren
Oberflächenglätte
6 / 10

3D Druck Verfahren
Stabilität
10 / 10

3D Druck Verfahren
Lackierbarkeit
5 / 10

3D Druck Verfahren

Fused Deposition Modeling (FDM)

Economy

FDM -Economy ist eine Alternative zu den High-End-Industriequalitäts-Kunststoff. Gedruckt wird auf Low-End-3D-Druckern wie dem CUBEX, MakerBot oder Ultimaker. Die PLA-Teile haben nicht die volle Kraft und die Einzelheiten der Industrie ABS-Teile aber sind sehr erschwinglich.

Hier wird ebenfalls mit einem Software-Prozess begonnen , der eine STL -Datei ( Stereolithographie -Dateiformat) verarbeitet , Mathematisch schneidet und das Modell für den Build-Prozess ausrichtet. Bei Bedarf wird eine Stützstruktur erzeugt.

Ein Kunststofffaden oder Metalldraht von einer Spule liefert das Material an die Extrusionsdüse, wo sie erhitzt und mit einer kontrollierten Geschwindigkeit extrudiert wird.

Das Modell wird durch Extrudieren kleiner Perlen aus dem thermoplastischem Material Schicht um Schichten gebildet, denn das geschmolzene Material härtet nach der Extrusion aus der Düse unmittelbar aus.

Die Düse bweget sich entlang der X- und Y-Achsen und stellt jede Schicht fertigt, bevor die Grundplatte entlang der Z-Achse bewegt wird und die nächste Schicht beginnt. Die Düse wird durch eine computergestützte Fertigung (CAM) -Software gesteuert, und das Teil wird von unten nach oben, Schicht für Schicht aufgebaut. Schrittmotoren oder Servomotoren werden in der Regel eingesetzt, um den Extrusionskopf zu bewegen.

Nach dem Abschluss des Drucks entfernt der Anwender das Stützmaterial mechanisch, was bedeutet dass, wo das Stützmaterial mit dem Modell in Berührung kommt, kleine weiße Restlinien oder Punkte enstehen, die dann noch nachbearbeitet werden können. Anschließend ist das Teil einsatzbereit.

Technische Spezifikationen

min. Wandstärke
2 mm
3D Druck Verfahren
Schichtdicke
0,2 mm
3D Druck Verfahren
min. Details
0,3 mm
3D Druck Verfahren
max. Baugröße
285 × 150 × 155 mm
3D Druck Verfahren
Preis
4 / 10

3D Druck Verfahren
Oberflächenglätte
3 / 10

3D Druck Verfahren
Stabilität
10 / 10

3D Druck Verfahren
Lackierbarkeit
2 / 10

3D Druck Verfahren