Fused Deposition Modeling
Günstige Fertigung von Serien und Prototypen
Bauteilgröße bis ca. 290 x 330 x 580 mm
Schichtstärke ab 0,1 mm
minimale Wandstärke 0,6 mm
Mindesttoleranz +/- 0,3 mm
Allgemeine Toleranz +/- 0,3%
Fused Deposition Modeling bei Dick & Dick
Das Fused Deposition Modeling (FDM) ist die weltweit verbreitetste Technologie zur Erstellung von Modellen aus Kunststoffen. Das Verfahren ist für die Fertigung von Prototypen ebenso geeignet wie für die Kleinserienproduktion.
Bei Dick & Dick erhöht das Verfahren die Fertigungstiefe, da eine große Anzahl von Kunststoffen verarbeitet werden können, die im SLS oder MJF Verfahren nicht zur Verfügung stehen.
Im Einsatz haben wir dabei unterschiedliche Systeme, die je nach Anwendungsfall gewählt werden. Der Einsatz unserer Printfarm bietet sich insbesondere an, wenn Ihre vorhandenen FFF/FDM Kapazitäten nicht ausreichend sein sollten.
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Technischer Hintergrund
Beim Fused Deposition Modeling (FDM) erfolgt der Aufbau der Modelle durch ein extrudiertes aufgeschmolzenes Filament auf eine Bauplattform. Das per Filamentfaden zugeführte Material wird dabei in einer Heizdüse aufgeschmolzen und das zu druckende Objekt schichtweise aufgebaut.
Je nach Größe des Objektes, Kundenwunsch oder Anforderung an den Teilepreis können flexibel unterschiedlich Schichtstärken genutzt werden. Dieser Prozess der Druckvorbereitung wird als Slicing bezeichnet. Darin werden auch alle Parameter des Druckes festgelegt, die je nach Aufbau der Modelle durchaus variieren können.
Die meisten unserer Anlagen haben geschlossene und beheizte Bauräume, damit ein Verzug der zu druckenden Teile minimiert werden kann.
Verfahrensbedingt hat die Technologie eine geringe Fertigungsgeschwindigkeit. Der Extruder bewegt sich beispielsweise beim Material ABS mit max. 60 mm/sek und trägt dabei einen 0,4 mm starken Kunststoffstrang auf.
Neben einer fest definierten Wandstärke kann mit unterschiedlichen Fülldichten (Infill) im Modell gearbeitet werden. Das kann den Fertigungsprozess stark beschleunigen. In unserem Online Konfigurator ist es möglich verschiedene Fülldichten auszuwählen.
Überragende Geometrien stellen beim FFF Verfahren ein Problem dar. Während bei den Pulverbasierten Verfahren das nicht verfestigte Pulver als Stütze dient, muss beim FFF Verfahren eine Supportstruktur gedruckt werden. Nach der Entfernung dieser Strukturen die auch starken Einfluss auf die Fertigungszeit haben, können an den gestützten Passagen unter Umständen Irritationen auf den Oberflächen auftreten.
Der schichtweise Aufbau und die Möglichkeit den Bauprozess zu unterbrechen kann genutzt werden, um Muttern, Gewindeeinsätze und Sensorik im Druckbauteil zu platzieren.
Vorteile von FDM/FFF
- Kostengünstiges Verfahren insbesondere bei größeren Bauteilen
- Schnelle Lieferung von Einzelbauteilen
- sehr große Materialvielfalt
- hohe Maßhaltigkeit möglich
- mechanische Nacharbeit je nach Material problemlos
- hoher Durchsatz durch Maschinenpark gewährleistet
Nachteile von FDM/FFF
- Haftung der Schichten in Z-Richtung je nach Material schwach ausgeprägt
- Komplexe und filigrane Geometrien sind für das Verfahren ungeeignet
- zeitintensiver Fertigungsprozess
- sichtbarer Schichtaufbau und Nahtstellen
Materialien für FDM/FFF
Die meisten der im FFF/FDM Verfahren angebotenen Materialien sind durch die Zugabe von Additiven optimiert. So kann eine problemlose Verarbeitung und gute Eigenschaften die meist die des Originalmaterials übertreffen, angeboten werden.
ASA
ASA ist eine Alternative zu ABS mit einer verbesserten Witterungsbeständigkeit. Seine UV-Beständigkeit und hervorragende mechanische Eigenschaften machen es zur perfekten Wahl für die reale Anwendung.
- exzellente mechanische Eigenschaften
- UV-beständig
- Hohe Hitzeresistenz (<105 °C)
- Unsere Empfehlung als Alternative zum ABS
Einsatzgebiete:
Bauteile, Gehäuse, Halterungen mit Anforderungen an einen hohen UV Schutz bei Außenanwendungen
PETG
Polyethylenterephthalat ist für die Fertigung von transparenten Bauteilen im FDM-Verfahren verfügbar. Es bietet eine gute UV-Beständigkeit und kommt für die Umsetzung durchsichtiger Gehäuse oder Ähnlichem zum Einsatz.
Das von uns genutzte PETG ist zu 100% recycelbar und trägt sogar den Recycling Code 1.
Das Filament hat ein vielfäliges Einsatzgebiet und es bietet hervorragende mechanische und optische Eigenschaften. Das verwendete Harz im Filament ist sehr hart. Es erfüllt auch die Anforderung der Europäischen Verordnung für Kunststoffe mit Lebensmittelkontakt und Arzneiprodukten.
Es ist eine transparente Variante verfügbar.
Eine mechanische Nachbearbeitung ist problemlos möglich, das Kleben gestaltet sich jedoch anspruchsvoll.
- hohe chemische Beständigkeit.
- Brandschutzzertifikat UL94 – V2
PETG ESD
Das Filament PETG-ESD ist für die Fertigung von Bauteilen elektronischer Geräte entwickelt worden. Die hohen elektrischen Ladungsableitungseigenschaften schützen die Schaltkreise und Komponenten durch elektrostatische Entladung.
Das Material eigent sich daher für zahlreiche Anwendungen im Bereich der Elktronik, wie zum Beispiel Gehäuse, Hauben und Abdeckungen aber auch Verbindungselemente oder Werkzeuge welche bei der Arbeit an der Elektronik eingesetzt werden.
Das Material PETG-ESD besitzt eine hohe Festigkeit und gute Beständigkeit gegenüber schwachen Säuren, Ölen, Benzin und Alkoholen.
PLA Tough
PLA, die Kurzform für Polyactid, wird aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr gewonnen und ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff.
Das Material benötigt aufgrund seines niedrigeren Schmelzpunktes weniger Energie bei der Fertigung als z. B. ABS-Werkstoff. Es eignet sich besonders Konzeptmodelle aber auch den Vorrichtungsbau. Beim PLA Tough handelt es sich um eine Variante, die eine 750 % höhere Schlagfestigkeit als Standard PLA Werkstoffe besitzt.
- Schlagfestigkeit von 29,8 kJ / m²
- hervorragende Bearbeitungseigenschaften, die mehrere Nachbearbeitungstechniken wie Bohren, Schleifen, CNC, Gewindeschneiden usw. ermöglichen
- hervorragende Schichthaftung
- Steif, stark und langlebig
- Eingeschränkte Temperaturbeständigkeit (>57°)
Naphta Frei, hergestellt aus biologischen Bestandteilen!
ABS
ABS steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol und bietet sich für die Fertigung von stabilen und festen Bauteilen an. Es besitzt eine gute Kratz- und Schlagfestigkeit und eignet sich sehr gut für funktionale Bauteile, Vorrichtungen und Konzeptmodelle. Das von uns verwendete ABS Plus besitzt eine erhöhte Härte, Haltbarkeit und Schlagfestigkeit. Mittlerweile empfehlen wir unseren Kunden allerdings den Wechsel zu ASA. Das geringere Warping und der hohe UV Schutz machen dieses einfach zum besseren ABS.
- beständig gegen hohe Temperaturen und Abrieb
- Möglichkeit der Nachbearbeitung per CNC, Kleben und chemischen Behandlung
Einsatzgebiete:
Gehäuse, Betriebsmittel, Halterungen – vorrangig für den Innenbereich.
PC-ABS
Ein sehr haltbares Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und hoher Zähigkeit, insbesondere bei geringen Temperaturen (-30°C – 110°C).
Die Härte von PC/ABS ist vergleichbar mit Vinyl 303, Nylon CF15 Carbon oder CPE CF112 Carbon.
- UV-Beständigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung von Dehnung und Schlagfestigkeit
- sehr gutes Oberflächenfinish
Einsatzgebiete:
elektrisch beanspruchten Teile der Unterhaltungs- oder Büroelektronik, Gehäuse, Griffe, Halterungen, Funktionsteile, Betriebsmittel
Dark Wood
Ein BIO-Holzfilament mit Fichtenfasern, das zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Das Material ist biologisch abbaubar nach DIN EN ISO 14855.
Aufgrund seiner Zusammensetzung weist das Material besonders gute Eigenschaften in Hinblick auf Druckbelastung auf. Die Holzfasern lassen das Material versteifen und minimieren daher die Bruchdehnung.
- einzigartige, holzähnliche Haptik und dunkle Optik
- zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen
- Mechanisch und thermisch mit PLA vergleichbar
- Biologisch abbaubar nach DIN EN ISO 14855
- Wärmeformbeständig bis ca. 70 °C
TPU
TPU Material ist ein flexibler, abriebfester Thermoplast auf Polyurethanbasis.Das Material zeichnet sich durch eine extrem hohe Schichthaftung aus und kann für eine ganze Reihe von Anwendungen genutzt werden. Im Gegensatz zum SLS und MJF Verfahren bieten wir das Material in mehreren Shorehärten an. Durch die Infillgenerierung beim FDM Verfahren können in einem Bauteil unterschiedliche Härtegrade generiert werden.
- Farben schwarz oder weiß
- extrem abriebfest und nahezu unzerstörbar
- chemikalienbeständig
- extrem hohe Schichthaftung
GreenTec Pro
Greentec Pro ist ein Hochleistungsmaterial mit biologisch organischer Zusammensetzung (Naphta frei).
Durch seine hohe Schichthaftung, Wärmeformbeständigkeit und Biegefestigkeit ist es nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit unser persönlicher Favorit.
Gefertigt werden können Ihre Bauteile in 6 verschiedenen Farben.
- 100% naturreine Rohstoffe
- Wärmeformbeständig bis 160°C
- Hervorragende mechanische Beständigkeit
- Hohe Steifigkeit und Biegefestigkeit
- Leicht flexibel für eine gute Absorbierung der Belastungen
- Sehr gute Schichthaftung
- Biologisch abbaubar nach DIN EN ISO 14855
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Veredelung & Finish
Bauteile und Modelle welche im FFF Verfahren gefertigt wurden, können auf sehr verschiedene Weisen nachbehandelt und aufgewertet werden.
Farbgebung
Lackierung
Unsere Gleitschleifanlage ermöglicht einen schonenden Materialabtrag, insbesondere an den Kanten der zu bearbeitenden Werkstücke.
Die Werkstücke werden dazu zusammen mit Schleifkörpern und einer wässrigen Lösung durch oszillierende Bewegungen bearbeitet.
Mechanische Bearbeitung
Gewindeeinsätze
Im Selektiven Lasersintern lassen sich auskonstruierte Gewinde ab einer Größe von DIN M6 Gewinden direkt im Druckverfahren fertigen. Für kleinere Gewindegrößen ab DIN M2 bieten wir Ihnen das Einbringen von Gewindeeinsätzen in die Bauteile an. Die Gewindeeinsätze, metrisch oder zollig, können in verschiedenen metallischen Werkstoffen wie Edelstahl, Messing oder Stahl eingesetzt werden.
Zusammenbau & Montage
Große Modelle und Bauteile lassen sich oft nur zerlegt fertigen und können von uns nach dem 3D-Druck wieder gefügt und verklebt werden.
Besonders bei Messe- und Anschauungsmodellen, welche abschließend eine Lackierung erhalten, ist dies ohne optische Einbußen möglich, da die Trennung durch die Lackierung nicht mehr sichtbar ist.
Seit über 10 Jahren drucken wir Objekte aus Fäden
Wir verstehen uns als Dienstleister und unser Bestreben sind vor allem unsere zufriedenen Kunden. Unser Ziel ist es, mit unseren Kunden eine langfristige Beziehung aufzubauen und gemeinsam an unseren Projekten zu wachsen.
Anwendungsgebiete für das FFF Verfahren
Das FFF Verfahren kann für eine Vielzahl von Branchen aufgrund der Materialvielfalt und der günstigen Fertigungskosten sehr interessant sein. Auch größere Stückzahlen können durch den vorhandenen Maschinenpark abgearbeitet werden.
Hier eine kleine Auswahl an Anwendungen:
Elektroindustrie
Insbesondere die Sondermaterialien wie PETG-ESD machen die Technologie interessant für das Gebiet der Elektrotechnik.
So können Platinenhalter oder Gehäuse für Bauteile mit hoher Empfindlichkeit gegen elektrostatische Aufladung sehr gut mit dem Verfahren gefertigt werden.
Maschinenbau
Insbesondere bei den kleinen Stückzahlen von kundenspezifischen Sondermaschinen bietet sich die Fertigung mittels 3D-Druck für viele Bauteile an, da somit die Kosten und Fertigungszeiten gering gehalten werden können. Ohne Werkzeuginvestitionen können die Ingenieure kostengünstig Funktionstests Ihrer Bauteile durchführen und erkennen somit bereits in der Entwicklungsphase von Anlagen oder Sondermaschinen bereits etwaige Schwachstellen oder Verbesserungspotenzial.
Das FFF Verfahren bietet mit der großen Materialvielfalt von flexibel bis hart sowie für eventuell auftretende Belastungen durch UV Licht oder Chemikalien ein breites Einsatzgebiet.
Verpackungsindustrie
Für die Verpackungsindustrie sind die im FFF Verfahren verfügbaren recycelbaren sowie kompostierbaren Kunststoffe interessant. Durch den Umstand der relativ günstigen Verfügbarkeit der Bauteile ergeben sich völlig neue Möglichkeiten für die Produktion von Blistern, Aufbewahrungsboxen und Bauteilen mit kurzer Lebenszeit. Sollten Produkte in größeren Serien geplant sein, findet sich ein nahtloser Übergang zum Spritzguß bei welchem wir auch Werkstoffe wie Arboform (flüssiges Holz) anbieten, welches keinerlei Kunststoffanteile mehr besitzt.
Individualisierung in der Massenproduktion
Das Individualisieren von Produkten, die „Customization“, findet aufgrund von 3D-Druckverfahren wie dem Selektiven Lasersintern immer mehr Verbreitung am Markt. Sei es die Produktion von auf den Kunden angepassten Brillenmodellen, Schuhen, Prothesen und Orthesen oder einfachen Accessoires oder Dekoartikeln.
Das Drucken mittels additiver Fertigungsverfahren macht keinen Unterschied, ob die gefertigten Produkte identisch oder individuell gestaltet sind, der Mehraufwand ist in vielen Fällen vernachlässigbar.
Informationen zur Geschichte
Im Jahr 1989 meldete Scott Crump das Patent für die FDM Technologie an. Er experimentierte zu Anfang mit halbfesten Kunststoffgelen die er schichtweise manuell aufbrachte. Nach der Automatisierung des Prozesses war das FDM Verfahren entstanden. Scott Crump und seine Frau gründeten das Unternehmen Stratasys, welches bis heute sehr erfolgreich am Markt vertreten ist und im Jahr 1992 den ersten FDM Drucker auf den Markt brachte.
Neben dem Begriff FDM (Fused Deposition Modeling) werden die alternativen Begriffe FFF (Fusing Filament Fabrication) oder FLM (Fused Layer Modeling) verwendet. Diese uneinheitliche Bezeichnungen gehen auf das Patent von Stratasys zurück, die den Begriff FDM schützen ließen.
Im Jahr 2008 veröffentlichte Dr. Adrian Bowyer die Baupläne seines REPRAP (Replicating Rapid-Prototyper) 3D-Druckers. Diese Maschine war jedoch noch nicht als fertige Anlage zu erwerben da Stratsys bis zum Jahr 2009 das exclusive Recht an der Technologie besaß. Nach Auslaufen des Patentes entwickeln immer mehr Hersteller Maschinen im FFF Bereich mit teilweise großer Innovation wie bespielweise Doppelextruder oder während der Laufzeit wechselbare Werkzeugköpfe.