Glossar-Kategorie
Druckverfahren
Neben dem Filamentdruck gibt es Pulver-, Harz- und Gussverfahren mit ganz eigenen Stärken. Die Begriffe ordnen die Verfahren ein und zeigen, wofür sich welches Prinzip in der Praxis eignet.
22 Begriffe in dieser Kategorie, alphabetisch sortiert.
DLP
DLP (Digital Light Processing) ist ein Harzdruckverfahren, bei dem ein Projektor mit Mikrospiegel-Chip (DMD) das Bild einer kompletten Schicht in flüssiges Photopolymerharz projiziert und mit UV-Licht auf einmal aushärtet. Im Unterschied zu SLA, wo ein Laserpunkt jede Schicht abfährt, hängt die Belichtungszeit beim DLP nicht von der Querschnittsfläche ab: DLP ist dadurch schneller als SLA, besonders bei voll belegter Bauplattform. Die Detailauflösung ergibt sich aus der Pixelgröße des Projektors, feine Konturen werden als Voxelraster abgebildet. Typische Anwendungen sind Dentalmodelle und Schienen, ausbrennbare Gussmodelle für Schmuck sowie Hörgeräteschalen.
FDM
FDM (Fused Deposition Modeling) ist ein schmelzschichtendes 3D-Druckverfahren, bei dem thermoplastisches Filament durch eine beheizte Düse gefördert, dort je nach Material bei etwa 190 bis 280 °C aufgeschmolzen und Schicht für Schicht aufgetragen wird. Übliche Schichthöhen liegen zwischen 0,1 und 0,3 mm; Überhänge benötigen Stützstrukturen, weil jede Bahn auf darunterliegendem Material abgelegt werden muss. Quer zur Schichtrichtung sind Bauteile weniger belastbar, da die Haftung zwischen den Schichten geringer ist als die Festigkeit des Grundmaterials. FDM ist das am weitesten verbreitete 3D-Druckverfahren und verarbeitet unter anderem PLA, PETG, ABS und TPU, etwa für Prototypen, Vorrichtungen und Gehäuse.
Feinguss
Feinguss ist ein Präzisionsgussverfahren (Wachsausschmelzverfahren), bei dem ein Wachs- oder Kunststoffmodell mehrfach mit keramischer Formmasse umhüllt wird, bis eine feste Schale entsteht. Das Modell wird anschließend ausgeschmolzen oder ausgebrannt, die Keramikschale gebrannt und mit flüssigem Metall gefüllt, etwa Stahl, Aluminium oder Goldlegierungen. Im 3D-Druck dienen ausbrennbare Druckteile aus Gießharz als verlorene Modelle für den Guss: Das erspart das Spritzwerkzeug für Wachsmodelle und macht Einzelstücke und Kleinserien wirtschaftlich. Typische Anwendungen sind Schmuck, Dentalteile und Turbinenschaufeln.
FFF
FFF (Fused Filament Fabrication) ist die markenrechtlich freie Bezeichnung für das schmelzschichtende 3D-Druckverfahren, bei dem Filament aufgeschmolzen und schichtweise aufgetragen wird. Der Begriff entstand im RepRap-Projekt, weil FDM (Fused Deposition Modeling) eine eingetragene Marke des Herstellers Stratasys ist; technisch bezeichnen beide Begriffe dasselbe Verfahren. Die Norm DIN EN ISO/ASTM 52900 ordnet es der Verfahrensklasse Materialextrusion (MEX) zu. Im Desktop- und Hobbybereich ist FFF die übliche Bezeichnung, im industriellen Umfeld überwiegt FDM.
Infrarot-Strahlung
Infrarot-Strahlung ist elektromagnetische Wärmestrahlung im Wellenlängenbereich oberhalb des sichtbaren Lichts (etwa 780 nm bis 1 mm). Beim Multi Jet Fusion (MJF) fahren Infrarotlampen über das gesamte Pulverbett: Das zuvor aufgebrachte, dunkle Bindemittel (Fusing Agent) absorbiert die Strahlung und erhitzt gezielt die zu verschmelzenden (sinternden) Bereiche über den Schmelzpunkt des Kunststoffpulvers, bei PA12 rund 180 °C. Unbenetztes Pulver nimmt deutlich weniger Energie auf und bleibt fest. Im Unterschied zum Lasersintern wird so eine komplette Schicht in einem Überfahrvorgang verschmolzen statt Punkt für Punkt per Laser.
Lasersintern
SLS (Selektives Laser-Sintern) ist ein pulverbasiertes Druckverfahren, bei dem ein Laser (meist ein CO2-Laser) Kunststoffpulver schichtweise lokal verschmilzt (sintert) und so das Bauteil aufbaut. Der Bauraum wird knapp unter den Schmelzpunkt des Pulvers vorgeheizt, sodass der Laser nur die restliche Energie einbringen muss; ein Beschichter trägt nach jeder Schicht rund 0,1 mm frisches Pulver auf. Das umgebende, ungesinterte Pulver stützt das Modell, sodass keine zusätzlichen Stützstrukturen nötig sind; dadurch lassen sich Bauteile im Bauraum verschachteln und auch ineinandergreifende Geometrien fertigen. Verbreitetstes Material ist PA12, typische Anwendungen sind Funktionsprototypen und Endbauteile in Kleinserie.
Masked SLA
MSLA (Masked Stereolithography Apparatus) ist ein Stereolithografie-Verfahren, bei dem ein LCD-Bildschirm als Maske vor einer UV-Lichtquelle dient und die jeweilige Schicht flächig statt punktweise per Laser belichtet. Dadurch wird eine komplette Schicht gleichzeitig ausgehärtet, was die Druckgeschwindigkeit unabhängig von der Anzahl der Bauteile macht.
Mehrfach-Extrusion
Mehrfach-Extrusion bezeichnet ein Druckverfahren mit mehreren Extrudern oder Düsen, das den gleichzeitigen Druck verschiedener Materialien oder Farben in einem Bauteil ermöglicht. Technisch umgesetzt wird das durch zwei getrennte Hotends, unabhängige Druckköpfe (IDEX), Werkzeugwechsler oder Filament-Wechselsysteme, die eine einzelne Düse abwechselnd beschicken. Typische Anwendungen sind lösliche Stützstrukturen aus PVA oder HIPS, Hart-Weich-Verbindungen aus PLA und TPU sowie mehrfarbige Sichtteile. Beim Materialwechsel verhindern Prime Tower oder Wischwände, dass nachlaufendes Filament aus der inaktiven Düse das Bauteil verunreinigt.
Metalldruck
Metalldruck ist die additive Fertigung von Metallbauteilen, bei der metallisches Pulver oder Draht schichtweise aufgeschmolzen und verfestigt wird, etwa durch Laser oder Elektronenstrahl. Gängige Verfahren sind das Laser-Pulverbettschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) und das Direct Metal Laser Sintering (DMLS): Ein Beschichter trägt Pulverschichten von etwa 20 bis 60 Mikrometern auf, die der Laser entlang der Bauteilkontur vollständig aufschmilzt. Anders als beim Kunststoff-SLS erfordern die hohen Temperaturgradienten Stützstrukturen, die Wärme in die Bauplatte ableiten und Verzug begrenzen. Verarbeitet werden unter anderem Edelstahl sowie Titan- und Aluminiumlegierungen, typische Anwendungen sind Implantate, Leichtbauteile für die Luftfahrt und Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung.
MJF
MJF (Multi Jet Fusion) ist ein pulverbasiertes Druckverfahren von HP, bei dem ein Inkjet-Druckkopf Schmelz- und Detaillierungsmittel auf eine Pulverschicht aufträgt, die anschließend durch Infrarotstrahlung verschmolzen wird. Das Schmelzmittel absorbiert die Infrarotenergie, sodass das Pulver nur an den benetzten Stellen aufschmilzt; das Detaillierungsmittel kühlt die Konturen und erzeugt scharfe Kanten. Im Unterschied zum SLS, bei dem ein Laser die Kontur punktweise abfährt, belichtet eine Infrarotlampe die gesamte Schicht in einer Überfahrt, die Bauzeit pro Schicht bleibt dadurch konstant. Es erzeugt detailreiche, mechanisch belastbare Kunststoffteile ohne Stützstrukturen, meist aus Polyamid 12, etwa Gehäuse, Clips und Funktionsteile in Kleinserie.
MSLA
MSLA (Masked Stereolithography) ist ein Harz-Druckverfahren, bei dem ein LCD-Bildschirm als Maske vor einer UV-Lichtquelle dient und jede Schicht flächig auf einmal aushärtet. Die Bauplattform taucht dazu in eine Harzwanne, das Display schaltet nur die Pixel der aktuellen Schichtkontur lichtdurchlässig, danach hebt sich die Plattform für die nächste Schicht. Anders als beim klassischen SLA, das jede Kontur mit einem Laserpunkt abfährt, hängt die Belichtungszeit pro Schicht nicht von der Anzahl der Teile auf der Plattform ab; die XY-Auflösung entspricht der Pixelgröße des Displays. Es zählt zu den Resin-Verfahren und ermöglicht hohe Detailauflösung bei vergleichsweise schnellen Belichtungszeiten, genutzt etwa für Miniaturen, Dentalmodelle und Ausschmelzmodelle für den Schmuckguss.
Multi Jet Fusion
Multi Jet Fusion (MJF) ist ein pulverbasiertes 3D-Druckverfahren von HP, bei dem ein Bindemittel (Fusing Agent) selektiv auf das Pulverbett aufgetragen und anschließend durch Infrarotlicht verschmolzen wird. Ein zweites Mittel (Detailing Agent) kühlt die Randzonen und trennt Bauteil und loses Pulver sauber voneinander. Verarbeitet wird überwiegend Polyamid 12; da das unverschmolzene Pulver die Teile stützt, lässt sich der Bauraum dicht mit verschachtelten Bauteilen füllen. Es eignet sich für funktionale Kunststoffteile mit gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften, etwa Gehäuse, Halterungen und Kleinserien als Alternative zum Spritzguss bei niedrigen Stückzahlen.
Pulverbett
Das Pulverbett ist der mit Pulver gefüllte Bauraum bei Verfahren wie SLS (Selektives Lasersintern) oder MJF (Multi Jet Fusion), in dem die Bauteile schichtweise entstehen. Ein Beschichter oder eine Rakel trägt dazu Pulverschichten von etwa 0,06 bis 0,15 Millimetern auf; das Pulver wird knapp unter den Schmelzpunkt vorgeheizt, damit Laser oder Infrarotlampe nur wenig zusätzliche Energie einbringen müssen und sich die Bauteile weniger verziehen. Das umgebende, nicht verschmolzene Pulver stützt die Geometrie, sodass keine zusätzlichen Stützstrukturen nötig sind und mehrere Bauteile dreidimensional verschachtelt gedruckt werden können. Nach dem Druck wird das lose Pulver abgesaugt, gesiebt und anteilig mit Neupulver gemischt wiederverwendet.
Rapid Prototyping
Schnelle Herstellung physischer Prototypen direkt aus 3D-Modelldaten, meist additiv und ohne werkzeuggebundene Vorkosten. Das CAD-Modell wird dazu als STL- oder 3MF-Datei in Schichten zerlegt und mit Verfahren wie FDM, SLA oder SLS gefertigt; ein Bauteil liegt so oft innerhalb von Stunden bis wenigen Tagen vor. Im Unterschied zu Rapid Tooling (schnellem Werkzeug- und Formenbau) und Rapid Manufacturing (additiver Endproduktfertigung) zielt Rapid Prototyping auf Anschauungs- und Funktionsmuster, etwa für Passformkontrollen, Ergonomietests oder Designfreigaben. Es verkürzt Entwicklungsschleifen und ermöglicht zügige Iterationen in der Produktentwicklung.
Resin SLA
SLA-Druck (Stereolithografie) mit flüssigem Photopolymer-Harz, das punkt- bzw. schichtweise durch einen UV-Laser ausgehärtet wird: Die Bauplattform taucht in eine Harzwanne, der Laser zeichnet den Bauteilquerschnitt nach, danach fährt die Plattform um eine Schichtdicke von typischerweise 25 bis 100 Mikrometern weiter. Im Unterschied zu DLP und MSLA, die jede Schicht komplett per Projektor oder LCD belichten, arbeitet der Laser Punkt für Punkt; fertige Teile werden in Isopropanol gewaschen und unter UV-Licht nachgehärtet. Eignet sich durch die hohe Detailauflösung besonders für Miniaturen, Schmuck (etwa als ausschmelzbare Gussmodelle), Dentalanwendungen und feingliedrige Modelle.
sintern
Verfahren, bei dem Pulverpartikel durch Hitzeeinwirkung (z.B. Laser) bis dicht unter den Schmelzpunkt erhitzt und an ihren Kontaktstellen miteinander verschmolzen werden. Der Zusammenhalt entsteht durch Diffusion an den Korngrenzen, nicht durch vollständiges Aufschmelzen; darin unterscheidet sich Sintern vom Laserstrahlschmelzen (SLM), bei dem Metallpulver komplett verflüssigt wird. Gesinterte Bauteile behalten deshalb eine gewisse Restporosität. Das Prinzip stammt aus der Pulvermetallurgie und Keramikfertigung und ist die Grundlage pulverbettbasierter Druckverfahren wie SLS (Selektives Lasersintern).
SLA
SLA (Stereolithografie) ist ein lichtbasiertes 3D-Druckverfahren, bei dem ein UV-Laser flüssiges Kunstharz (Resin) schichtweise punktgenau aushärtet; Galvanometer-Spiegel lenken den Strahl über die Harzoberfläche, wo Photopolymerisation die belichteten Bereiche verfestigt. SLA war das erste kommerziell genutzte 3D-Druckverfahren (patentiert 1986 von Chuck Hull). Üblich sind Schichthöhen von 25 bis 100 Mikrometern, wodurch Schichtlinien im Gegensatz zum FDM-Druck kaum sichtbar bleiben; gedruckte Teile müssen gewaschen und mit UV-Licht nachgehärtet werden. Liefert sehr hohe Oberflächenqualität und Detailgenauigkeit, genutzt etwa für Dentalmodelle, Hörgeräteschalen und Feingussmodelle.
SLS
SLS (Selective Laser Sintering, Selektives Lasersintern) ist ein pulverbasiertes 3D-Druckverfahren, bei dem ein Laser Kunststoffpulver (meist PA12) lokal verschmilzt. Ein Beschichter trägt dazu jeweils eine dünne Pulverschicht von etwa 0,1 Millimetern auf, der Bauraum ist knapp unter den Schmelzpunkt des Pulvers vorgeheizt, und ein CO2-Laser belichtet die Bauteilquerschnitte. Das umgebende, unverschmolzene Pulver trägt überhängende Geometrien, weshalb keine Stützstrukturen benötigt werden; nach dem Abkühlen werden die Teile entpulvert und meist gestrahlt. Liefert isotropere Teile als FDM und eignet sich für funktionale Prototypen, Kleinserien, Gehäuse und bewegliche Verbindungen wie gedruckte Scharniere.
spanende Fertigung
Fertigungsverfahren, bei dem Material durch gezieltes Abtragen von Spänen in Form gebracht wird, etwa durch Fräsen, Drehen oder Bohren; die Norm DIN 8589 unterscheidet dabei Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide (z.B. Fräsen) und mit unbestimmter Schneide (z.B. Schleifen). Sie erreicht Toleranzen im Hundertstelmillimeter-Bereich und Oberflächengüten, die additive Verfahren ohne Nacharbeit nicht liefern, erzeugt aber Materialverschnitt und stößt bei innenliegenden Hohlräumen an geometrische Grenzen. Sie steht als subtraktives Verfahren im Gegensatz zum additiven, schichtweise aufbauenden 3D-Druck; in der Praxis werden gedruckte Teile häufig spanend nachbearbeitet, etwa an Passflächen und Gewinden.
Spritzguss
Spritzguss ist ein industrielles Urformverfahren, bei dem aufgeschmolzener Kunststoff unter hohem Druck in ein Formwerkzeug eingespritzt wird und dort erstarrt. Eine Schnecke plastifiziert das Kunststoffgranulat und presst die Schmelze in ein temperiertes Stahlwerkzeug; die Zykluszeit liegt oft nur bei Sekunden bis wenigen Minuten pro Teil. Wegen der hohen Werkzeugkosten eignet sich das Verfahren für die Serien- und Großserienfertigung, während der 3D-Druck ohne Werkzeug auskommt und bei Einzelstücken und Kleinserien wirtschaftlicher bleibt; deshalb dient Spritzguss im 3D-Druck häufig als wirtschaftlicher Vergleichsmaßstab. Typische Produkte sind Gehäuse, Verschlusskappen und Fahrzeug-Innenraumteile.
Stereolithografie
Stereolithografie (SLA) ist ein Harzdruckverfahren, bei dem ein UV-Laser flüssiges Photopolymer-Kunstharz schichtweise punktgenau aushärtet; das 1986 patentierte Verfahren gilt als ältestes 3D-Druck-Verfahren. Die Bauplattform taucht in ein Harzbecken, der Laser zeichnet die Kontur jeder Schicht (typisch 25 bis 100 Mikrometer) nach, anschließend werden die Teile in Isopropanol gewaschen und unter UV-Licht nachgehärtet. Im Unterschied zu DLP und LCD, die eine komplette Schicht auf einmal belichten, arbeitet der Laser Punkt für Punkt und ist bei voll belegter Bauplatte langsamer. SLA ermöglicht sehr feine Details und glatte Oberflächen und wird für Dentalmodelle, Hörgeräteschalen und Gussmodelle in der Schmuckherstellung eingesetzt.
UV-Härtung
UV-Härtung bezeichnet die Aushärtung lichtempfindlicher Photopolymere (Resin) durch ultraviolettes Licht, bei der flüssiges Harz zu einem festen Festkörper polymerisiert. Photoinitiatoren im Harz zerfallen beim Absorbieren von UV-Photonen in Radikale, die eine Kettenpolymerisation der Acrylat- oder Epoxid-Monomere auslösen und das Material vernetzen. Resin-Drucker arbeiten meist mit Wellenlängen um 385 bis 405 Nanometer; frisch gedruckte Teile (Grünlinge) erreichen ihre Endfestigkeit erst durch Nachhärten in einer UV-Kammer. Die UV-Härtung ist das Grundprinzip von Resin-Druckverfahren wie SLA (Stereolithografie) und DLP (Digital Light Processing) und wird außerhalb des 3D-Drucks auch bei Lacken, Klebstoffen und Zahnfüllungen genutzt.