FDM vs. SLS 3D-Druck - Bedeutung und Nutzung

3D-Druck oder Additive Manufacturing bezeichnet eine Gruppe von Technologien, die verwendet werden um Objekte dreidimensional zu bauen. Abhängig von den Eigenschaften Ihres Projekts, dem zu druckenden Objekt, der Qualität und den Kosten muss ist eine 3D-Drucktechnologie besser geeignet als die anderen.

Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Technologien sind FDM (Fused Deposition Modelling) und SLS (Selective Laser Sintering) aber... Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen FDM und SLS?

Obwohl es professionelle und industrielle FDM-Drucker gibt, sind die meisten Drucker dieses Typs für den Heimgebrauch, was bedeutet, dass sie die günstigere Art von 3D-Druckern sind und meist auf eine moderate Druckfrequenz für einen oder wenige Benutzer ausgerichtet sind. Auf der anderen Seite sind die meisten SLS-Drucker professionelle oder industrielle Drucker. Ihre Anschaffungskosten stellen eine bedeutende Investition dar, aber sie können ununterbrochen Tausende von qualitativ hochwertigen Drucken pro Woche liefern.

Sie interessieren sich für 3D-Druck, besitzen aber keinen 3D-Drucker, dann fragen Sie sich wahrscheinlich ob sich eine Investition in einen 3D-Drucker lohnt. Sie denken wahrscheinlich über die Druckqualität, die Kosten und die Hauptmerkmale dieser beiden völlig unterschiedlichen Technologien nach. Für diejenigen unter Ihnen, die in dieser Situation sind, finden Sie hier die Seite mit dem Vergleich, was Sie mit jedem Druckertyp erhalten können!


FDM vs. SLS - Der Showdown

Wie bereits oben erwähnt, können Sie durch Fused Deposition Modeling-Technologie in der 3D-Druck-Welt in einer erschwinglichen Weise landen, die ein großer Vorteil speziell für Einzelpersonen darstellt, die in der Regel nicht über ein Budget eines Unternehmens verfügen. Der Hauptgrund dafür liegt in dem relativ einfachen Konzept der FDM-Drucker, die bei einer strukturierten Positionierung eine Kunststoff-Faser schmelzen. Diese einfache Tatsache machte FDM zu der beliebtesten Drucktechnologie und überschwemmte den Markt mit preiswerten und relativ einfach zu bedienenden Desktop-3D-Druckern. 

Auf der anderen Seite ermöglicht die Selektive-Laser-Sintertechnologie technology ein 3D-Druck eines Objekts  durch selektives Sintern (Formen einer festen Materialmasse durch Wärme, jedoch ohne Verflüssigung) von aufeinanderfolgenden Pulverschichten unter Verwendung eines leistungsstarken Laserstrahls. Das Verfahren vernachlässigt vor allem die Notwendigkeit der Supports (da sich ungesintertes Pulver um das zu bedruckende Objekt befindet), was die Kreation von komplexen und ineinandergreifenden Formen erleichtert. Diese wesentlich komplexere Technologie  kostet zwischen 150 000 und 500 000 Euro. Glücklicherweisekann jeder die Vorteile der SLS-Technologie nutzen, ohne einen eigenen Druck zu besitzen, wie mit dem 3D-Druck-Online-Service von Sculpteo.

 

Wenn Sie mehr über diese Technologie erfahren möchten, können Sie sich die Seite 3D-Drucker und 3D-Druck: Technologien, Prozesse und Techniken ansehen.

 

Das Potential von FDM und SLS werden separat analysiert und für drei verschiedene Objektkomplexitäten verglichen: 

  1. Minimale Komplexität ist ein einfach geformtes Objekt mit kleinen oder keinen Überhängen. Ein Kreisel ist unser Beispiel für diese Kategorie.

  2. Mittlere Komplexität kann ein Objekt mit ein paar Überhängen oder gegliederten Teile sein, die alle auf einmal bereits montiert gedruckt werden müssen. Für diese Kategorie haben wir einen 3D-Stoff gewählt, der dem der Modebranche ähnelt, wie es Danit Peleg mit ihrer 3D-Drucksammlung gemacht hat.

  3. Hohe Komplexität kann ein Objekt mit vielen und großen Überhängen, dünnen Bereichen, Überhänge an Stellen, die schwer zugänglich sind, um Supportmaterial zu entfernen oder instabile Stehpositionen sein. Für diesen Vergleich nehmen wir eine federnde Kugel, die so gut wie alle Merkmale der Liste abdeckt. 

Der nachfolgende Vergleich wurde mit folgenden Maschinen, Werkstoffen und Einstellungen durchgeführt:

FDM: Stratasys MOJO und Makerbot Replicator Drucker, mit einer Schichtdicke zwischen 150 und 200 Mikron, Druck mit P430 ABS PLUS und SR-30 Soluble Material auf dem Mojo und PLA auf dem Makerbot.

SLS: EOS P110 Drucker, mit einer Schichtdicke von 150 Mikron, Druck mit weißen Polyamid (auch bekannt als Nylon). Dies ist das am häufigsten verwendete Material für den SLS-Druck.

 

Minimale Komplexität - Der Kreisel

 
FDM TOP.jpg   SLS TOP.jpg
                              FDM von oben                                                                                                SLS von oben 

FDM von oben: Aufgrund des gekrümmten Bodens der Konstruktion und um das Drucken zu vereinfachen, wurde das Oberteil in zwei Teile geteilt. Unter Verwendung von Supportmaterial wäre der Druck auf verschiedene Weisen möglich, wodurch der Einsatz von Klebstoff insgesamt vermieden wird. Dies würde allerdings den Druck für die Mehrheit der Desktop-3D-Drucker unmöglich machen, da die meisten keinen Dual-Extruder besitzen und folglich kein Trägermaterial verwenden können. Der Druck der Oberseite dauerte eine Stunde und anschließend wurden die Objekte noch zusammengeklebt.


SLS von oben: Es dauerte 2 Tage bis wir den Kreisel mit dem SLS-Drucker in unseren Händen hatten. Der Druck selbst dauerte nicht zwei Tage, es war der komplette Prozess währenddessen auch Hunderte weitere Objekte gedruckt wurden (es wäre äußerst unwirtschaftlich, ein solch kleines Objekte einzeln zu drucken; würden Sie es tun, dauert der Druck ca. eine Stunde). Nach dem Druck wurde die Oberfläche poliert und gefärbt, was etwa vier zusätzliche Stunden benötigte. 


Bei dieser Komplexität ist der Hauptunterschied die Ästhetik. Auf der einen Seite sind die Schichten bei dem SLS-Druck kaum sichtbar (und nur auf kleinen Winkeln). Sogar vor dem Polieren sieht die Oberfläche ziemlich glatt aus. Auf der anderen Seite zeigt der FDM-Druck eine attraktive glänzende Farbe, aber auch seine Schichten sind aus jedem Winkel sichtbar. Ohne Berücksichtigung des Zusammenfügens und der schlecht durchgeführten Klebung ist der Text auf der Innenseite kaum lesbar und der kleine Überhang sieht deutlich anders aus als der Rest des Drucks.

Ebenso könnten Sie die Kosten für diese Technologien interessieren. Ob es sich die Investition in einen eigenen Drucker lohnt oder ob der 3D-Druck-Service günstiger ist. Es kommt darauf an, wie oft Sie drucken möchten. Mehr können Sie in unserer Analyse Should You Buy a 3D Printer or Use a 3D Printing Service? erfahren.


Mittlere Komplexität - Das Kettengitter

 
FDM Chain_1.jpgSLS chain 2.jpg
 
                                          FDM Kettengitter                                                                             SLS Kettengitter

 
 

Das FDM Kettengitter: Das Kettengitter wurde mit allen Einzelteilen in ca. vier Stunden fertig montiert gedruckt. Die Oberfläche ist rau und nicht wirklich ästhetisch, vor allem zu Modezwecken. Die Beweglichkeit zwischen den Komponenten ist für einen Prototypen gut und dies ermöglicht es, mehrere Iterationen in einer kurzen Zeitspanne zu testen.

 

Das SLS Kettengitter: Das Kettengitter wurde auch wie der Kreisel oben auf einmal gedruckt, jedoch ohne Nachbearbeitung. Die Oberfläche ist glatt und das Aussehen bietet sich zu Modezwecken und zum Färben an. Die Komponenten sind beweglicher, als mit dem FDM-Druck, was eine flüssigere Bewegung des gesamten Gitters ermöglicht. Sie könnten diese Kettengitter auch zu Prototypenzwecken verwenden.

 
Sowohl bei dem FDM als auch bei dem SLS Kettengitter ist die Bewegungsfreiheit ziemlich gleich, obwohl Sie aufgrund der rauen Oberfläche bei dem FDM-Druck stärker drücken müssen. Auf dem Bild oben sehen Sie deutlich die Schichten auf dem FDM-Objekt auf der linken Seite, was bei SLS auf der rechten Seite nicht der Fall ist.


SLS Chain.jpg


Sie sehen, dass die letzte Schicht bei dem FDM-Modell links einige Klumpen auf der Oberseite hinterlässt. Dieses Detail könnte je nachdem, für was Sie den Druck verwenden, ein Problem sein. Zum Färben ist das SLS die bessere Wahl, wobei Sie FDM auch in mehreren Farben und Materialien drucken können.

 

Hohe Komplexität: Die federnde Kugel

 
SLS SPRINCY BALL.jpg

Die federnde Kugel mit SLS: Die federnde Kugel wäre für jeden 3D-Drucker, der Supportmaterial benötigt, eine echte Herausforderung. Für SLS-Drucker ist es nichts Besonderes. Wie bereits erwähnt, werden auf einem SLS-Drucker die zu bedruckenden Gegenstände gleichzeitig in ungesintertem Pulver "vergraben", so dass jeder Überhang leicht auf diesem Pulver ruhen kann, das gleichzeitig als Baumaterial wirkt und unterstützt. Dies und zudem die Stärke von Polyamid gaben uns eine hüpfende und federnde Kugel. Die Druckzeit war die selbe wie üblich, obwohl ein einzigartiger Druck in ungefähr 3-4 Stunden einschließlich Reinigung durchgeführt werden konnte, brauchten wir ungefähr 2 Tage, um die federnde Kugel zu erhalten. (Die Gründe haben wir bereits bei der anderen Komplexität erwähnt)

 

Die federnde Kugel mit FDM: Dieser Druck war nicht erfolgreich. Es dauerte 19 Stunden, um es mit viel Support-Material (ca. 3-mal so viel wie ABS selbst, wir haben mit dem automatischen Stratasys Support-Tool gearbeitet). Wir bekamen Schwierigkeiten, als wir versuchten, die Supports aufzulösen. Da die Zeit, um die Supports zu lösen sehr lange war, begann das Lösungsmittel das ABS anzugreifen und zu schwächen. Dies wäre nicht weiter problematisch, wenn wir nicht wirklich dünne Stellen hätten, wie an den Federn. Endergebnis: Nachdem die Supports fast vollständig gelöst waren, nahmen wir das Teil aus dem Lösungsmittel und es fiel buchstäblich auseinander.

 

Obwohl die meisten Supports nicht leicht zugänglich sind, um sie mechanisch zu entfernen, druckten wir dieses Objekt erneut aus und versuchten so viele Supports wie möglich händisch zu lösen und damit die Zeit im Lösungsmittel zu minimieren. Leider brauchten wir immer noch ein paar Stunden (nicht 7 wie das erste Mal), was zu lang war, dass die Federn standhalten konnten und endeten in einem ähnlichen Ergebnis. Beachten Sie, dass wir das offizielle Lösungsmittel von Stratasys für diesen Drucker und dieses Trägermaterial verwenden.

Schließlich sind wir uns einig, dass diese Konstruktion für einen FDM-Drucker besonders schwierig ist. Es muss nicht unmöglich sein, aber sicher ziemlich schwierig. Wir haben uns gefragt, wie sich die Federn verhalten hätten und / oder ob sie stark genug gewesen wären, aufgrund des starken Schichtungseffektes, der auf FDM-Drucken sichtbar ist.

 
 

SLS Sprincy ball 1.jpg
SLS Sprincy ball 2.jpg SLS Sprincy ball 3.jpg
 
 

Wann nehmen Sie FDM oder SLS?

 

Wenn Sie einen FDM 3D Drucker besitzen und Objekte von minimaler bis mittlerer Komplexität drucken möchten, ist FDM die beste Wahl: schneller, billiger und bietet gute Ergebnisse. Darüber hinaus drucken Sie es selbst, das ist ziemlich cool.

Davon abgesehen möchten Sie sicher unsere SLS-Drucker für Ihre fortgeschrittenen Projekte nutzen. Oder beim Druck von Kopien benötigen und Sie eine Woche vor Ihrem 3D-Drucker verbringen möchten. Denken Sie daran, Sie können je nach Form, Größe und Oberfläche Ihres Objekts bis zu 80% bei großen Mengen sparen.

Für jene Objekte mit mittlerer Komplexität sollten Sie sich folgende Fragen stellen:

Was ist der Zweck des Objekts? 

Welche technischen/ mechanischen Eigenschaften benötige ich?

Welches Finish benötige ich?

Basierend auf den Antworten können Sie sich für eine Drucktechnologie oder die andere entscheiden. Objektiv gesehen, neigen SLS-Drucke dazu, besser auszusehen, da die Schichten selten sichtbar sind. Auf der anderen Seite sind FDM-Drucker so beliebt, dass es eine Vielzahl von Filamenten, Farben, Texturen, etc. gibt. Glücklicherweise bieten wir auch eine breite Palette an Materialien, Farben und Oberflächen und sind stets bestrebt, mehr Materialien, Oberflächen und Farben anzubieten.

 

Sie möchten eine erste Vorstellung davon haben, wie ein 3D-Druck-Online-Service funktioniert? Dann laden Sie Ihre 3D-Datei hoch!