Ist FDM / FFF 3D Druck die richtige Wahl?
FDM 3D Druck ist ein sehr guter Rapid Prototyping, Reparatur Möglichkeit und mittlerweile auch für Kleinserien, aber leider ist es nicht für alle Anwendungsgebiete geeignet oder ist sehr aufwendig die gewünschte Qualität zu erreichen.
Wann ist FDM / FFF 3D Druck ideal?
Wenn man schnell einfache Formen mit geringen Überhängen drucken möchte. Es gibt Materialien die eine hohe Festigkeit, Steifigkeit aber flexibel genug sind um auch eine hohe Schlagfestigkeit aufzuweisen wodurch man damit gut Prototypen bauen kann.
Es gibt Filamente, die einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen wie Nylon, oder Iglidur, mit denen sich Gleitlager, Zahnräder oder ähnliche Anwendungen realisieren können.
CNC Prototyping
Wer einfache Teile für eine 3-Achsige CNC-Fräse ohne Umspannen designed, der kann die Teile vor der Fertigung vorab schnell im 3D Drucker ohne Umkonstruktionsaufwand ausdrucken und auf Funktion prüfen. Dies ist bei einem guten Drucker auf unter 0.1 mm Formgenauigkeit möglich.
Wer komplexere Frästeile drucken will, dem muss bewusst sein, dass überhänge im 3D Druck zu Ungenauigkeiten führen. Mittlerweile gibt es sehr gute Lösungen für dual Nozzle Extruders, die es ermöglichen mit einem Separaten Stützmaterial zu arbeiten, dass auch hier für sehr enge Toleranzen ermöglicht, jedoch wird die Druckzeit dazu etwas verlängert und es ist mehr Know-How nötig, um den Drucker optimal einzustellen und so ist es für die meisten Firmen nicht mehr ideal als In-House Lösung zu nutzen.
Dennoch würde es möglich sein diese Teile in kurze Zeit über einen 3D Druck Dienstleister zu beziehen, hier wären dann aber andere Drucktechnologien wie MJF (Multi Jet Fusion) jedoch billiger und einfacher. Die macht dann jedoch nur Sinn bei teuren CNC-Teilen und größeren Baugruppen mit wenig feinen Details und einer eher dickeren Wandstärke von mehreren Millimetern.
Zahnräder
Zahnräder lassen sich leider nur bis minimal Modul 0,5 Drucken mit einer 0.25 mm Düse drucken. Zahnräder konnte ich erfolgreich bis Modul 0.3 Drucken, jedoch war hier eine 0.1 - 0.15 mm Düse nötig, was ein sehr gutes Können abverlangt.
Zahnräder können sehr gut in PLA gedruckt werden, solange keinen High-Speed Filamente und höhere Drehzahlen der Getriebe verwendet werden, denn PLA verliert bereits bei 30 °C deutlich an Stabilität und ist somit nur begrenzt in Funktionsmodellen verwendbar.
Für Zahnräder kann ich am besten Nylon empfehlen, da dies perfekte für die Belastungen und Abriebfestigkeit von Zahnrädern geeignet ist.
Eine weitere Alternative ist POM, diese lässt sich aber nur sehr schwer verarbeiten und benötigt einen beheizten Druckraum und ein speziellen Druckuntergrund.
Wann sollte man FDM / FFF 3D Druck nicht nutzen?
Hohe Auflösung / feine Details
Möchte man sehr kleine feine Details drucken ist es meist einfacher SLA-Drucker zu nutzen.
Will man starke Überhänge drucken so kann die mit SLS im deutlich besser realisiert werden.
Bei SLA muss man sich bewusst sein, dass das verdruckte Material jedoch sehr spröde ist und daher eher weniger für Funktionsmodelle verwendet werden kann. Auch Zahnräder nutzen sich extrem schnell ab. Hier mein Verweis wieder an externe Dienstleister, die milter weile sehr gute Materialien anbieten, hier sind die Kosten für Prototyping jedoch dann meist höher als die finale Fertigung und man kann den Schritt überspringen.