¶ Steckbrief Fused Filament Fabrication
Synonyme: Schmelzschichtverfahren, Strangablageverfahren, Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Deposition Modeling (FDM®)
Kategorie: Werkstoffextrusion
Kurzbeschreibung: Drahtförmiges Baumaterial wird durch Erhitzung angeschmolzen und mit einer beweglichen Extrusionsdüse positionsgenau aufgetragen.
Markteinführung: 1990
Aufbau und Elemente einer FLM-Anlage:
Quelle: M. Schmauder, K. Höhn, I.-L. Hilgers, B. Meyer, S. Schreiber (2019): 3-D-Druck: Praxisgrundlagen zu Produktsicherheit und Rechtsrahmen. korrigierte, 2 . Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. Seite 2.
¶ Verfahren
"– Vorgefertigte, thermoplastische Filamente, der Werkstoff in Drahtform, werden im Druckkopf aufgeschmolzen. Dann werden sie durch eine Extrusionsdüse positionsgenau entsprechend der Bauteilkontur auf die Bauplattform aufgebracht.
– Eine fahrbare Extrusionsdüse (x- und y-Achse) und absenkbare Plattform (z-Achse) oder eine fahrbare Plattform (x- und y-Achse) und anhebbare Extrusionsdüse (z-Achse) ermöglichen es, das Material aufzubringen und das Bauteil aufzubauen.
– Das Material wird schichtweise in vorgegebenen Schichtdicken aufgetragen. Die Wärmeleitung im teilfertigen Bauteil verbindet die Schichten und verfestigt sie.
– Das so entstehende Bauteil benötigt bei komplexen Formen oder Überhängen Stützstrukturen. Diese werden aus dem gleichen Material wie das Bauteil hergestellt oder durch eine zweite Extrusionsdüse mit besonderem Supportmaterial aufgebracht. Die Stützstrukturen werden nach der Fertigung entfernt."
Anmerkung: gerade 1:1 aus Quelle s.u. entnommen alles! / ergänzen / verständlicher schreiben - BAuA (2019: 9)
¶ Drucker
Maschinentypen:
– Fabber
– Desktop-3D-Drucker
– Professional-3D-Drucker
– Production-3D-Drucker
Anmerkung 1: Abgleichen / ergänzen - was sind hier die Unterschiede/ Besonderheiten? In welche "Kategorie gehören die Drucker im Lab?
Anmerkung 2: Woher kommt diese Liste? Irgendwie ziemlich nichtssagende Begriffe, ich versuche mal neu:
Bauformen u. Maschinentypen:
- Kartesisches System
- "klassische Form": lineares System
- Motoren sind an Achsen befestigt und werden oft mitbewegt
- träge Masse kann reduziert werden, indem Achsen entkoppelt werden durch sich auf Y-Achse bewegendes Druckbett
(vgl. Systeme wie Prusa i3 oder Creality Ender) - Sonderformen (teilweise kombinierbar):
- CoreXY[1] (XY-Achsen durch Zahnriemen gekoppelt an zwei Motoren),
sorgt dadurch für Reduktion der trägen Masse, dass Motoren am Rahmen montiert sind und nicht bewegt werden. - Banddrucker bzw. Endlosdrucker (Z-Achse als Laufband, XY-Achsen im 45° Winkel)
- CoreXY[1] (XY-Achsen durch Zahnriemen gekoppelt an zwei Motoren),
- Delta Kinematik
- Polares System
- Robotik-Arm System
¶ Werkstoffe
Filamente aus Kunststoff:
– Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
– Poly-Lactic-Acid (PLA), auch Polymilchsäure
– Polycarbonat (PC)
– Hochleistungskunststoff
Anmerkung: was sind das für "Hochleistungskunststoffe?"
¶ Anwendung
– Rapid Prototyping:
- Konzeptmodelle,
- Funktionsprototypen
– Rapid Tooling
– Rapid Manufacturing
Anmerkung: Abgleichen / ergänzen mit weiterem Quellenmaterial - Begriffe erklären
¶ Beispiele aus der Anwendung
– Medizinindustrie, z. B. Prothesen
– Automobilindustrie, z. B. Montagehilfen
– Spielzeugfiguren, Miniaturmodelle
– Modelle für Funktionstests – Ersatzteile
Anmerkung: Abgleichen / ergänzen mit weiteren Beispielen - Fokus ist ja auch Repair Culture - hier vielleicht noch Punkte bringen, zusätzliche Infos
¶ Nachbearbeitung
Grundsätzlich ist keine Nachbearbeitung nötig.
– Werden Stützstrukturen verwendet, müssen diese entfernt werden. Das geschieht abhängig vom verwendeten Material mechanisch, z. B. mit einem Seitenschneider, oder wasserlöslich in einer Einrichtung zum Waschen.
– Je nach Einsatzzweck ist eine Reinigung des Bauteils erforderlich.
– Bei Bedarf kann das Bauteil poliert, geschliffen oder beschichtet werden.
Anmerkung: Abgleichen / ergänzen mit weiterem Quellenmaterial
¶ Mögliche Gefährdungen
– gesundheitsschädliche Dämpfe
– heiße Oberflächen an Extrusionsdüse oder beheizte Druckplatte
– bewegte Maschinenteile, Quetschstellen
– scharfe Kanten, wenn Stützstrukturen entfernt werden
– Brandgefahr durch erdölbasierte Kunststoffe
– Brandgefahr durch Softwarefehler
– Gefahr durch Kurzschluss oder Kabelbrand
Anmerkung: Abgleichen / ergänzen mit weiterem Quellenmaterial - siehe Wiki - Arbeitsschutz 3D Druck
¶ FLM-Drucker im MakeLab
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Raise3D N2
- Handbuch und Zusatzinformationen: Quick Start Manual ; How to Repair Raise3D N2 ; PLA von Drittanbietern
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Flashforge Dreamer
- Handbuch: FlashForge Dreamer 3D Printer User Guide
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FLSUN V400
- Handbuch: FLSUN V400 User Manual via github
- Kinematik/System: Delta
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Creality Ender 3 S1
- Handbuch: Creality Ender 3 S1 Pro User Manual
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Creality CR-30 Printmill
- Handbuch und Downloadcenter: Creality CR-30 Printmill User Manual Creality CR-30 Downloadcenter
- Kinematik/System: Banddrucker mit CoreXY
Quelle: BAuA (2019): Produktsicherheit beim 3-D-Druck. Tipps für private Verwenderinnen und Verwender. 1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin.
ISBN: 978-3-88261-251-6, DOI: 10.21934/baua:praxis20190102
Online abrufbar unter: https://www.baua.de/DE/Angebote/Publikationen/Praxis/3-D-Druck.pdf?__blob=publicationFile&v=1 (aufgerufen: 07.12.2023)