Rapidprototyping Über Nacht zum fertigen Einzelteil

Mit den 3D-Druckern des CC Mechanische Systeme wird «Rapid Prototyping» Realität: Produkte und Geräte können schneller produziert, Ideen auf Knopfdruck verwirklicht und Funktionsmuster günstig erstellt werden.

Die F370 mit fertigem Baujob beim Herausnehmen aus dem Gerät
Die F370 mit geschlossener Türe am Standort des CC Mechanische Systeme in Horw
ABS Druckerbauteil montiert an einem Blechbiegeteil für Funktionstest der Baugruppe
Seilklemmen- Entwurf eingebaut an einem Gerätefunktionsmuster zur überprüfung der Funktion
Die fertigen Bauteile lassen sich einfach von der Bauplattform trennen
Der fertig aufgebaute Druckjob wird mit der Bauplattform zusammen aus dem Drucker genommen
Die Stützstruktur kann im Laugenbad einfach ausgewaschen werden

Rapidprototyping

Mit der 3D-Drucker-Technologie lassen sich die Entwicklungszyklen beschleunigen, in dem eine Idee als Funktionsmuster in einem frühen Stadium der Entwicklung auf deren Funktion und Genauigkeit überprüft werden können. Ein Modell ist anschaulich und unterstützt die Auswahl eines Designs, indem verschiedene Modelle miteinander verglichen werden können. Zudem können durch den Einsatz eines dreidimensionalen Modells in der Produktentwicklung nötige Änderungen früh erkannt und somit Kosten gespart werden. 

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3D-FDM-Drucker

Was versteht man unter 3D-FDM-Drucken und wie funktioniert der Bauprozess?

Die 3D-Drucker-Technologie ist ein Rapidprototyping-Verfahren, welches das Erzeugen von Modellen direkt ab CAD-Daten ermöglicht. FDM steht für Fused Deposition Modeling, was gleichzusetzten ist mit «Modellierung durch Schmelzauftrag». Ein Modell wird aus stabilem und haltbarem Thermoplast Schicht für Schicht von unten nach oben aufgebaut. Wo notwendig, wird der Modellaufbau durch eine Hilfskonstruktion unterstützt.

Bevorzugte Datenformate:

  • STL-File
  • Alle gängigen CAD-Austauschformate nach Absprache

Maximale Baugrösse:

  • 355mm x 254mm x 355mm – Grössere Modelle werden partiell gefertigt und anschliessend verklebt.

Schichtdicke

Das vom Kompetenzzentrum Mechanische Systeme verwendete Modell «Dimension Elite» erlaubt es, in drei Auflösungen zu drucken. Standard wird mit 0,25mm gedruckt. Auf Wunsch können Modelle mit 0,17mm oder 0.12mm Schichtdicken gefertigt werden, was zu einer deutlich feineren Oberfläche führt.

Materialfestigkeit

Zwischen den beiden verschiedenen Modellaufbauschichtdicken ist der Festigkeitsunterschied gering. Bis zu 40% Festigkeitsunterschied sind jedoch aufgrund der Orientierung des Modells im Bauraum feststellbar. Die Festigkeitswerte variieren mit der Bauorientierung. Im verbauten Zustand entsprechen sie etwa der Hälfte des normalen ABS-Kunststoffes.

Baumaterial

Als Standard- Baumaterial verwenden wir Acrylnitril-Butadien-Styrol ABS. Es können die Farben natur-weiss, weiss, schwarz, grau, rot, blau eingesetzt werden. 

Für höher beanspruchte Bauteile kann PC-ABS eingesetzt werden. Es zeichnet sich durch eine höhere Festigkeit und höhere Temperaturbeständigkeit aus.

ASA ist ein UV-Stabiler Thermoplast und eignet sich daher gut für Aussenanwendungen. Die mechanischen Eigenschaften sind annähernd die gleichen wie bei ABS. ASA ist in den Farben schwarz, dunkelblau, dunkelgrau, grün, grau, gelb, weiss, orange, natur-farben (ivory) und rot erhältlich.

Das PLA Material ist in 11 Farben (inklusive durchscheinend) erhältlich und kann mit niedriger Temperatur und mit grosser Auflösung gedruckt werden. Daher sind damit sehr schnell verfügbare Modelle zu realisieren, allerdings eher im Bereich „Entwerfen“ und nicht als „end-use-part“ vorgesehen. Da das PLA Material ohne Stützmaterial gedruckt wird, sind die Möglichkeiten bei der Herstellung der Modelle eingeschränkt.

Stützmaterial

Das Stützmaterial besteht aus laugelöslichem Kunststoff. Es wird nur als Fertigungshilfsmittel verwendet und vom endgültigen Bauteil getrennt.