FDM-DRUCK: WAS BEDEUTET FDM?

Die FDM-Technologie ist in verschiedenen Branchen weit verbreitet. In diesem Artikel zum Thema FDM-Druck: Was ist FDM? erklären wir, was FDM ist, wie es funktioniert, welche Komponenten es enthält und welche kompatiblen Filamente es gibt. Außerdem gehen wir Schritt für Schritt auf den Prozess ein, seine Vor- und Nachteile, die häufigsten Probleme und wie die Probleme gelöst werden. Lesen Sie den Artikel daher sorgfältig durch, um herauszufinden, wie Sie Ihre Drucke verbessern können.

Einführung in den FDM-Druck

FDM ist in den meisten Branchen die am häufigsten verwendete Technologie und verfügt weltweit über die größte Anzahl an 3D-Druckern. Es ist wahrscheinlich der erste Prozess, an den Sie denken, wenn Sie den Begriff „3D-Druck“ hören.

Was ist FDM-Druck?

Fused Deposition Modeling ist ein Prozess, bei dem Objekte durch Übereinanderlegen von Materialschichten erstellt werden. Bei diesem Verfahren werden thermoplastische Filamente verwendet. Das Filament wird dem Extruder zugeführt, der es wiederum dort positioniert, wo es in jeder Schicht hingehört, um das Muster oder den Druck zu erhalten.

Beim FDM-Druck kommt eine grundlegende Methode namens Additive Fertigung (AM) zum Einsatz. Diese Methode ist das genaue Gegenteil der traditionellen Herstellung, die subtraktiv ist und bei der Teile eines Materialblocks entfernt werden, um den Druck zu erhalten.

Verstehen Sie den FDM-Prozess

Der Funktionsmechanismus des FDM-Drucks ist einfach. Dabei wird das geschmolzene Filament beim Durchlaufen des Extruders schrittweise auf die Bauplattform aufgetragen, bis ein gedrucktes Teil entsteht. Allerdings müssen Sie zunächst die Druckprojektdatei einfügen, damit die FDM-Maschine sie in physikalische Maße umwandeln kann.

Sobald Ihr Projekt fertig ist, besteht der nächste Schritt darin, eine Filamentspule in den Drucker einzuführen. Sobald die Düse die entsprechende Temperatur erreicht hat, führt der Drucker das Filament durch einen Extrusionskopf und eine Düse.

Der Extruderkopf ist mit einem dreiachsigen Gerät verbunden. Es bewegt sich also entlang der X-, Y- und Z-Achse. Der Drucker drückt kleine Stränge geschmolzenen Filaments aus und legt sie Schicht für Schicht entlang eines durch das Design festgelegten Pfads ab.

Vorteile des FDM-Drucks

• Es können komplexe Formen und Hohlräume verwendet werden.
• Es ist ziemlich sauber, einfach und eignet sich für den Bürogebrauch.
• Es ist kostengünstig und trägt dazu bei, die Produktionskosten niedrig zu halten.
• Dadurch werden die Produktionszeiten verkürzt und die Produkte kommen schneller auf den Markt.
• Die beim FDM verwendeten thermoplastischen Materialien sind sowohl mechanisch als auch umweltbeständig.

FDM-Technologie erklärt

Mittlerweile kennen Sie bereits den FDM-Druckmechanismus, wie wir bereits erklärt haben. Um den Prozess vollständig zu verstehen, müssen Sie sich mit seinen Komponenten vertraut machen.

FDM-Druckerkomponenten

FDM-Drucker bestehen aus einigen wichtigen Teilen, die zusammenarbeiten, um den Druckprozess abzuschließen. Sehen wir uns an, was die Komponenten eines FDM-Druckers sind:

Extruder

Der Extruder ist der Ort, an den das Filament gelangt. Es verfügt über ein kaltes Ende zum Einführen der Filamente und ein heißes Ende zum Schmelzen. Das geschmolzene Filament wird dann von einem Motor in Richtung einer kleinen Düse gedrückt, die es schichtweise auf das Druckbett ausstößt, um 3D-Modelle zu erstellen.

Konstruktionsplan

Das Baubett ist eine flache Oberfläche, auf der die Düse Filament ablegt, um den 3D-Druck zu ermöglichen. Typischerweise handelt es sich bei der Platte um einen beheizten Träger, der während des gesamten Druckvorgangs eine bestimmte Temperatur zwischen den Schichten aufrechterhält, um eine bessere Haftung zwischen den Schichten und der Platte zu gewährleisten. Diese beheizten Betten reduzieren auch das Risiko von Verformungen und können sich je nach Größe des Objekts von der X- zur Y-Achse bewegen. Kaufen Sie daher das beste Druckbett, um hochwertige 3D-Drucke zu erhalten.

Filament

Beim FDM-Druck werden thermoplastische Materialien in Industriequalität wie ABS und PETG verwendet, die zu einem langen, dünnen Draht gesponnen werden, der auf einer Spule aufgerollt ist. Unter Berücksichtigung Ihres FDM-Druckers kann der Filamentdurchmesser zwischen 1,75 mm und 3 mm liegen. Nutzen Sie die Vorteile verschiedene Variationen der Filamente und passen Sie sie an, um Ihrer Kreativität freien Lauf zu lassen.

Kontrollsystem

Das FDM-Druckersteuerungssystem steuert den Druckvorgang. Es verfügt über einen Mikrocontroller, der Modellbefehle interpretiert, die Temperatur des Baubetts und des Extruders steuert, die Bewegung der Motoren reguliert und andere festgelegte Parameter überwacht.

Materialien, die beim FDM-Druck verwendet werden

Nicht alle Filamenttypen sind mit FDM-Druckern kompatibel. Hier ist eine Liste der Filamente in Industriequalität, die mit FDM-Druckern am besten kompatibel sind.

Gängige Filamenttypen

PLA

Polymilchsäure, auch Polymilchsäure genannt PLA ist eines der am häufigsten verwendeten FDM-Filamente, da es einen geringeren Verformungsgrad aufweist, einfach zu drucken ist, eine glänzende Oberfläche aufweist und während des Druckvorgangs nur minimale Geruchsemissionen verursacht. Als Rohstoffe für die Herstellung von PLA nutzen Hersteller Zuckerrohr und Maisstärke. Dieses Filament ist in zahlreichen leuchtenden Farben für den Druck von Modellen und Prototypen erhältlich.

Abs

Acrylnitril-Butadien-Styrol ist ein thermoplastisches Material in Industriequalität, das für seine Haltbarkeit, hohe Hitze- und Schlagfestigkeit bekannt ist. Für ABS Sie müssen ein beheiztes Bett verwenden, um Verformungen und Nachbearbeitungstechniken zu reduzieren, um glänzende Drucke zu erhalten. Besonders beliebt ist dieses Filament zum Drucken von Funktionsbauteilen, Schalttafeln und Autoteilen.

PETG

Ein weiteres kompatibles Filament für den FDM-Druck ist das PETG, das die Vorteile von PLA und ABS vereint und dadurch widerstandsfähig, langlebig und transparent ist. PETG zeichnet sich durch eine hohe Chemikalien- und Schlagfestigkeit aus und ist daher die ideale Wahl für medizinische Geräte, Ausstellungsmodelle, Lebensmittelbehälter, Flaschen und mehr.

TPU

Aufgrund seiner Flexibilität und stoßdämpfenden Eigenschaften wird TPU hauptsächlich zur Herstellung von Reißverschlüssen, Handyhüllen und Schuhen verwendet. Es hat die gleichen Eigenschaften wie Gummi, seine Härte variiert jedoch von hart bis steif und von elastisch bis weich.

ALS EIN

Die ASA Es handelt sich um eine modifizierte Form von ABS, die viele ähnliche Eigenschaften aufweist, aber eine bessere Beständigkeit gegen UV-Strahlen, Stöße und Witterungseinflüsse bietet. Es zeichnet sich durch eine verbesserte Chemikalien- und Hitzebeständigkeit sowie eine hervorragende mechanische Festigkeit aus und eignet sich daher hervorragend zum Drucken von Funktionsteilen, Automobilkomponenten, Außenanwendungen, Beschilderungen und mehr.

FDM-Druckprozess Schritt für Schritt

In diesem Abschnitt veranschaulichen wir Schritt für Schritt den FDM-Druckprozess zur Herstellung hochwertiger 3D-Drucke.

Bereiten Sie das 3D-Modell vor

Zunächst benötigen Sie ein 3D-Modell, und hier machen die meisten Menschen Fehler, die zu minderwertigen 3D-Drucken führen. Beachten Sie die beiden folgenden Dinge, um Ihren Druck zu schützen.

Projektüberlegungen

Beim Modelldesign werden häufig einige Fehler gemacht, beispielsweise die Verwendung unnötiger und unorientierter Stützstrukturen, was wiederum Zeit und Filament verschwendet. Wenn die Wandstärke nicht stimmt, wird der Druck spröde. Beachten Sie daher vor dem Drucken die folgenden Designüberlegungen.

• Reduzieren Sie Überhänge durch allmähliche Winkel
• Lassen Sie den beweglichen Teilen ausreichende Abstände und Toleranzen.
• Fasen und Verrundungen vorsehen
• Steuert die Wärmeableitung
• Verbessert die Schichthaftung
• Verwenden Sie Nachbearbeitungstechniken
• Entwerfen Sie nichts, was über die Möglichkeiten des Druckers hinausgeht.

Verwenden Sie eine CAD-Software, um die Modelle zu erstellen

Verwenden Sie zum Erstellen und Ändern von Designs CAD-Software. Machen Sie sich daher mit den Tools und der Benutzeroberfläche der Software vertraut. Skalieren Sie Ihr Modell richtig, um die richtige Druckgröße sicherzustellen und Verzerrungen zu vermeiden. Probieren Sie die 2D-Zeichenwerkzeuge aus, um die Grundform des Drucks zu erstellen und ihn dann in ein 3D-Modell umzuwandeln. Verwenden Sie Software, um die Details zu erstellen. Fügen Sie Ihrem Projekt Funktionen hinzu und ändern Sie seine Abmessungen. Gehen Sie zum Scan-Tool, um nach Fehlern zu suchen und Änderungen vorzunehmen. Wählen Sie das richtige Dateiformat, um das Modell zu speichern und an den Slicer zu übertragen. Legen Sie die Druckparameter fest, um die G-Codes zu erhalten, und laden Sie sie in den Drucker, um mit dem Drucken zu beginnen.

An diesem Punkt müssen Sie den Druck regelmäßig überprüfen und gegebenenfalls Fehler beheben.

Schneiden Sie das Modell in Scheiben

Nachdem Sie nun ein Modell haben, ist es an der Zeit, mit dem Slicer mit einem Software-Slicer fortzufahren. Diese Software schätzt die benötigte Filamentmenge und berechnet den Weg zur Herstellung des Drucks.

Übersicht über die Slicer-Software

Ein Slicer schneidet, wie der Name schon sagt, das 3D-Modell in dünne Schichten (0,1–0,3 Millimeter). Die Software generiert G-Codes oder eine lange Liste von Anweisungen, die den Weg des Extruders vorgeben. Gemäß der Anleitung drückt der Extruder das Filament schichtweise aus, um den Druck zu erzeugen. Der Slicer schätzt außerdem die erforderliche Fülldichte, Temperatur und Druckgeschwindigkeit ein.

Passen Sie die Slicer-Einstellungen an

Um einige Änderungen vorzunehmen, öffnen Sie einfach die Software und ändern Sie die eingestellten Parameter. Machen Sie sich in der Zwischenzeit Gedanken über die gewünschte Druckqualität, die Besonderheiten des Modells und die Eigenschaften des Filaments. Experimentieren Sie herum, bis Sie die richtigen Einstellungen gefunden haben.

Laden Sie Filament und kalibrieren Sie den Drucker

Verfahren zum Laden von Filamenten

Lesen Sie das Druckerhandbuch. Heizen Sie den Drucker vor und schneiden Sie die Enden des Filaments ab, bevor Sie es in das kalte Ende einführen. Hier schmilzt das Filament und fließt nach Erreichen des Extruders in Richtung Düse.

Tischnivellierung und Düsenkalibrierung

Verwenden Sie ein Nivelliergerät oder ein Blatt Papier, um die Knöpfe an der Bauebene anzupassen und sie näher an die Düse heran oder weiter von ihr weg zu bewegen. Sie müssen diesen Vorgang für alle Punkte auf der Platte wiederholen, um sicherzustellen, dass die Düse richtig nivelliert ist. Um die Düse zu kalibrieren, überprüfen Sie den Abstand zwischen der Düse und den verschiedenen Seiten der Bauplatte.

Beginnen Sie mit dem Drucken

Wenn alle Anweisungen korrekt sind, können Sie mit dem Drucken beginnen.

Senden Sie das Projekt an den Drucker

Übertragen Sie die G-Codes über die Netzwerkverbindung oder eine SD-Karte an den Drucker und wählen Sie die zu druckende Modelldatei aus.

Überwachen Sie den Druckfortschritt

Der gesamte Druckprozess muss aktiv überwacht werden, da in dieser Druckphase häufig Probleme wie Warping, schlechte Schichthaftung oder Filamentstaus auftreten. Nehmen Sie in diesem Fall die erforderlichen Anpassungen vor, um qualitativ hochwertige Ausdrucke zu erhalten.

Vorteile des FDM-Drucks

Der FDM-Druck bietet in verschiedenen Bereichen mehrere Vorteile. In diesem Abschnitt werden wir die Vorteile besprechen, die diese Technologie bietet.

Vielseitigkeit und große Anwendungsvielfalt

FDM findet in verschiedenen Bereichen Anwendung, vom Prototyping bis zur Forschung. Im Folgenden werden wir einige dieser Anwendungen analysieren.

Prototyp entwickeln

FDM bietet eine schnelle Abwicklung und ermöglicht eine schnelle Iteration und schnelle Prototypenerstellung von Designs. Beschleunigen Sie Ihren Produktentwicklungszyklus und verkürzen Sie die Markteinführungszeit.

Herstellung und Produktion

Die FDM-Technologie vermeidet die Produktionsprobleme der traditionellen Fertigung und fördert eine schnellere Prototypenerstellung und die Verwendung komplexer Geometrien im Modelldesign.

Bildung und Forschung

Forscher und Studierende können mit dieser Technologie physikalische Modelle entwerfen und erstellen, Designkonzepte bewerten und entsprechende Anpassungen vornehmen. Es ist eine großartige Lernmethode, da die Schüler ihrer Kreativität bei ihren Projekten freien Lauf lassen können.

Bequemlichkeit und Zugänglichkeit

Komfort von FDM-Druckern

Diese Drucker sind in verschiedenen Kategorien erhältlich. Sie können einen Einstiegsdrucker für ein paar Hundert Dollar kaufen, oder, wenn Sie fortgeschrittene Modelle mit den besten Funktionen wünschen, können die Kosten 10.000 Dollar oder mehr erreichen.

Filamentverfügbarkeit

ASA, TPU, PLA und PETG gehören zu den besten Filamentalternativen für FDM-Drucker und das Beste daran ist, dass sie leicht erhältlich sind. Verwenden Sie einfach ein für Ihr Modell geeignetes Qualitätsfilament, um erstklassige Drucke zu erhalten.

Einschränkungen und Herausforderungen

Obwohl die Drucktechnologie viele Vorteile bietet, können wir einige ihrer Einschränkungen nicht ignorieren. Mit einigen Tipps und Tricks können Sie diese Einschränkungen überwinden. Im Folgenden sind die häufigsten Herausforderungen aufgeführt, mit denen Menschen beim Drucken konfrontiert werden.

Nivellierung der Linien und Oberflächenbeschaffenheit

Die raue Oberfläche und sichtbare Schichtlinien sind die ersten Probleme dieser Druckart. Die Ästhetik des Drucks wird beeinträchtigt.

Ebenenlinien minimieren

Um dieses Problem zu beseitigen, verwenden Sie eine kleine Düse, passen Sie die Druckgeschwindigkeit und -temperatur an und verringern Sie die Schichthöhe. Verbessert das Kühlsystem, um die Erwärmung zu reduzieren und die Schichthaftung zu verbessern.

Nachbearbeitungstechniken

Für eine bessere Oberflächenbeschaffenheit wenden Sie Nachbearbeitungstechniken wie Schleifen an, um die Körnigkeit auszugleichen. Um einen glatten Druck zu erhalten, polieren Sie ihn mit Schleifpapier. Acetondämpfe oder ähnliche Produkte eignen sich hervorragend, um ein glattes Finish zu erzielen.

Maßgenauigkeit und Toleranz

Es ist wichtig, Maßgenauigkeit und Toleranz sicherzustellen, um funktionsfähige Prototypen zu erhalten, die Ihren Kriterien entsprechen. Es gibt jedoch einige Faktoren, die zu Problemen führen und den Druck ruinieren können:

Einflussfaktoren auf die Maßhaltigkeit

Unzureichender Filamentdurchmesser, schlechtes Kühlsystem, Verformung, falsche Extrudertemperatur und Schrumpfung können die Maßhaltigkeit des Drucks beeinträchtigen. Auch Schichthöhe, Druckgeschwindigkeit und schlechte Haftung können dieses Problem verursachen.

Kalibrierung und Endbearbeitung

Die Kalibrierung und Anpassung des Druckers kann zur Lösung dieses Problems beitragen. Nivellieren Sie das Druckbett, um die Schichthaftung zu verbessern und die Schichthöhe anzupassen. Korrigieren Sie die Extrudereinstellungen, um Maßfehler zu vermeiden. Überprüfen Sie, ob der Durchfluss korrekt ist, und kalibrieren Sie die Druckgeschwindigkeit und -temperatur.

Vorsprünge und Stützstrukturen

Nicht unterstützte Überhänge können zum Bruch des Drucks führen. Übermäßige Stützstrukturen beim Drucken eines komplexen Drucks können die Druckzeit verlängern. Sie können auch Spuren hinterlassen, die die Oberfläche rau machen.

Was tun mit Leisten?

Der Einsatz temporärer Stützstrukturen begrenzt dieses Problem. Der Slicer kann diese Stützen erstellen oder Sie können sie selbst hinzufügen, um Druckverzerrungen zu reduzieren. Nach Abschluss des Druckvorgangs können Sie sie entfernen.

Arten von Stützstrukturen

Stützstrukturen gibt es in verschiedenen Ausführungen, z. B. Baumstützen zur Reduzierung von Filamentabfällen. Auch diese Struktur lässt sich leicht entfernen. Wenn der Druck eine stabile Stütze benötigt, entscheiden Sie sich für eine dichte Stütze, auch wenn das Entfernen etwas schwierig sein kann. Eine andere Art von Struktur sind sogenannte benutzerdefinierte Stützen, bei denen Sie bei Bedarf Stützen platzieren können.

Fehlerbehebung und Tipps für optimalen FDM-Druck

Häufige Probleme und Lösungen

Das Drucken mit der FDM-Technologie bringt einige Probleme mit sich, die sich nicht wesentlich von denen des herkömmlichen Druckens unterscheiden. Unter diesen sind die häufigsten Probleme:

Verformungsprobleme und schlechte Haftung auf der Oberfläche

Diese beiden Probleme treten insbesondere dann auf, wenn das Filament nicht haftet, das Bett nicht ausreichend erhitzt wird oder die Haftung der Schicht schlecht ist. Die Lösung besteht darin, ein beheiztes Bett zu verwenden. Auch Abdeckungen, Halterungen und Klebematerial helfen, dieses Problem zu lösen. Überprüfen Sie die Temperatur und die Druckgeschwindigkeit und reinigen Sie das Baubett immer vor dem Drucken.

Fädeln und tropfen

Auch bei Bewegungen, bei denen nicht gedruckt werden soll, kann das Restfilament weiterfließen und so zur Bildung von Fäden und Tropfen führen. Die Ursachen können ein nicht gut ebenes Bett, eine hohe Druckgeschwindigkeit oder eine zu hohe Extrusionstemperatur sein.
Kalibrieren Sie daher Ihre Rückzugseinstellungen und passen Sie Ihre Druckgeschwindigkeit und -temperatur an, um das Problem zu reduzieren.

Filamentstaus und Extrusionsprobleme

Wenn die Extrudertemperatur nicht stimmt oder das Filament die Düse blockiert, tritt dieses Problem auf. Auch ein falsches Einlegen des Filaments kann zu Papierstaus führen. Um dies zu verhindern, reinigen Sie die Düse immer oder tauschen Sie sie bei Bedarf aus, verwenden Sie hochwertiges Filament und setzen Sie es richtig ein. Kalibrieren Sie Ihre Druckgeschwindigkeit und finden Sie die richtige Drucktemperatur.

Die besten Optimierungstipps

Überlegungen zur Druckgeschwindigkeit und Schichthöhe

Probleme wie Verziehen und Fadenziehen treten auf, weil die Schichthöhe falsch ist oder weil die Druckgeschwindigkeit angepasst werden muss. Wenn Sie bei komplexen Modellen zu schnell drucken, gehen Designdetails verloren. Daher ist es am besten, die Geschwindigkeit zu verlangsamen, um die Details zu verbessern. Führen Sie einige Tests durch, um die richtige Geschwindigkeit zu finden.
Dicke Schichten können schneller gedruckt werden, allerdings geht der Nachteil mit feineren Details einher. Im Gegensatz dazu eignen sich dünnere Schichten hervorragend für kleine Details, sind aber zeitaufwändig. Finden Sie die Schichthöhe, die Ihren Druckanforderungen am besten entspricht.

Temperatur- und Kühleinstellungen

Filamente haben unterschiedliche Schmelzpunkte. Dadurch drucken einige von ihnen bei hoher Geschwindigkeit besser und umgekehrt. Lesen Sie das Filament-Handbuch, um die richtige Temperatur zu finden. Die beheizte Arbeitsfläche fördert eine bessere Haftung der Schichten. Als nächstes heizen Sie das Druckbett auf die für Ihr Filament geeignete Temperatur vor.
Um Fadenziehen und Gratbildung zu vermeiden, ist die richtige Kühlung der Lagen unerlässlich. Verwenden Sie Kühlventilatoren, um eine Überhitzung zu vermeiden, damit die Filamente schneller aushärten.

Entwurfsüberlegungen

Erfahren Sie, wie Sie je nach Projekt und Komplexität des Drucks das am besten geeignete Filament auswählen. Auch die Dicke der Wände muss zum Projekt passen. Verwenden Sie bei Bedarf Stützstrukturen und berücksichtigen Sie die Ausrichtung des Drucks, um eine glattere Oberfläche zu erhalten.

Häufige Fragen

Was ist ein FDM-Drucker?

Fused Deposition Modeling ist eine moderne 3D-Drucktechnik, die 1989 erfunden wurde.

Was ist der Unterschied zwischen dem FDM und dem? PLA ?

FDM ist eine Drucktechnologie, während PLA ein Filament ist, das zur Erstellung von 3D-Drucken verwendet wird.

Warum ist FDM besser?

FDM ist ein fortschrittliches, schnelles und kostengünstiges 3D-Druckverfahren, das hochwertige Drucke liefert und mit zahlreichen Filamenten kompatibel ist.

Was ist ein FDM- oder SLS-Drucker?

FDM steht für Fused Deposition Modeling und SLS für Selective Laser Sintering. Beide verwenden die gleiche additive Fertigungstechnologie, aber im Gegensatz zu FDM-Druckern verwenden SLS-Drucker Laser, um pulverförmige Materialien selektiv zu sintern, und nicht geschmolzene thermoplastische Filamente.

Was sind die Nachteile des FDM-Drucks?

Raue Oberflächenbeschaffenheit, Fadenziehen und Tropfen, Verziehen und Schrumpfen sind einige der häufigsten Nachteile des FDM-Drucks.

Wofür eignet sich der FDM-Druck?

Diese Technologie bietet vielfältige Anwendungen wie Vorrichtungen und Vorrichtungen, Prototypen, Architekturmodelle und mehr.

Der FDM-Druck bietet zahlreiche Vorteile und es ist schwierig, sie alle in diesem Artikel aufzulisten. Dank dieser Technologie ist der Druckprozess deutlich schneller, einfacher und kosteneffizienter geworden. Es revolutionierte die Prototyping- und Fertigungsindustrie.