Welche Oberflächengüte 3D Drucker liefern können

Die Oberflächengüte kann je nach der verwendeten 3D Druck-Technologie stark variieren. Für eine hohe Oberflächengüte wird oftmals auch auf Nachbearbeitungsmethoden (Finishes) zurückgegriffen, um Ihre 3D Druckteile mit einer stabilen oder, je nach Wunsch, eher feineren Oberfläche produzieren zu können.

Oberflächengüte und 3D Druckverfahren

Grundsätzlich können wir sagen, dass die beiden Photopolymer-Jetting-Verfahren, also PolyJet-Printing und MultiJet-Fusion-Modeling, die beste Oberflächengüte hervorbringen. Dies hängt damit zusammen, dass hierbei die ausgebrachten Materialtropfen zu sehr geringen Schichthöhen zerlaufen. In der Folge entstehen sehr homogene Oberflächen, mit kaum wahrnehmbaren Schichtdicken, von gerade einmal 15 – 30 µm.

Am anderen Ende dieser Skala finden wir die Extrusions-basierten 3D Technologien, also den FDM- bzw. FFF-Druck. Diese erzeugen produktionsbedingt stark gerillte, allerdings auch nahezu porenfreie Oberflächen.

Durch pulverbasierte 3D Druckverfahren gute Oberflächenqualität erreichen

ColorJet-Printing, HP-MultiJet-Fusion-Printing, das im Metalldruck verbreitete Selektive Laserschmelzen (SLM-Druck) sowie das weit verbreitete Selektive Lasersintern (SLS-Druck) ermöglichen eine gute Oberflächenqualität. Allerdings entstehen materialbedingt ( ca. 60 µm Pulverkörner) bei diesen 3D Druckverfahren Löcher bzw. Poren auf der Oberfläche. Mit Ausnahme des SLM-Drucks, wo drohender mechanischer Verzug derartige Strukturen unter Umständen erfordert, sind Support-Strukturen bei diesen additiven Verfahren nicht nötig, was die Homogenität der Oberflächen zusätzlich verbessert.

Deutlich komplexer liegt der Fall dagegen in der Stereolithografie (einschliesslich Digital Light Processing). Hier hängt die Oberflächengüte nämlich in erster Linie von der Ausrichtung des 3D Modells im SLA-Drucker ab.  Konkret bedeutet dies: Die obere Seite von Stereolithografie-Modellen ist in der Regel von so guter Qualität, dass der Rauheitswert bereits ohne Nachbearbeitung im einstelligen µm-Bereich liegt. Die untere Seite ist dagegen, aufgrund der in diesem Verfahren nötigen Support-Strukturen, meist sehr rau. Auf beiden Seiten sind die Oberflächen von SLA-gedruckten 3D Modellen immerhin weitgehend porenfrei.

Vielfältige Nachbearbeitungsmöglichkeiten für 3D Modelle

Selbstverständlich können Sie Ihre 3D Modelle auf vielfältige Weise nachbearbeiten und so die Schwächen der jeweiligen additiven Technologie ausgleichen. Je nach 3D Technologie bieten sich dabei unterschiedliche Möglichkeiten der Nachbearbeitung (Finishes) an.

Strahlen und Schleifen bei PolyJet und MultiJet-Fusion Modellen

Für PolyJet- und MultiJet-Fusion-gedruckte Modelle empfehlen wir insbesondere Strahlen oder Schleifen. Dabei können sehr gute Oberflächenwerte erreicht werden. Das Entfernen des Wasser- bzw. thermisch-löslichen Support-Materials erfordert im PolyJet- bzw. MultiJet-Fusion-Druck in der Regel keine spezielle Nachbearbeitung.

Nachbearbeitung bei FDM- und FFF-Druck Modellen stark von Material abhängig

Für den FDM- bzw. FFF-Druck gilt zunächst einmal, dass die Nachbearbeitungsmöglichkeiten nicht allein von der Technologie, sondern auch sehr stark vom dabei gewählten Druckmaterial abhängen.

So beschränkt sich die Nachbehandlung von 3D Modellen aus PLA oder PA6 bzw. PA66 in der Regel auf das Entfernen des Support-Materials, was mit Hilfe chemischer Lösungsmittel geschieht. Deutlich anders liegt der Fall für ABS: Dieses Material lässt sich sehr gut nachbearbeiten. So können ABS-Modelle geschliffen, gestrahlt oder trowalisiert werden.

Sehr gute Oberflächengüte bei SLS Druckteilen mit Epoxidharz und Schleifen

Eine typische Nachbehandlung für 3D Modelle aus dem Selektiven Lasersintern (SLS-Druck) besteht darin, diese zunächst mit Epoxidharz im Vakuum zu infiltrieren und sie anschliessend zu schleifen. Vor allem durch den Verschluss der Poren kann hierbei eine sehr gute Oberflächengüte erreicht werden. Weitere gängige Finishes für 3D Druckmodelle aus pulverbasierten Verfahren sind Strahlen und Schleifen oder, insbesondere für SLS-Modelle, Gleitschleifen bzw. Trowalisieren.

Raue Support-Seite von SLA-Modellen mit Sandpapier nachbearbeiten

In der Stereolithografie besteht die gängige Nachbearbeitung vor allem darin, die sehr raue Support-Seite mit Sandpapier nachzubearbeiten. Um homogene Oberflächen zu erreichen können wir ausserdem empfehlen, die SLA-Modelle zu strahlen, was in der Regel mit Korund geschieht.  

 

Mit Nachbearbeitungen können Ihre Anforderungen an die Oberflächengüte erfüllt werden

Wie Sie sehen, ist es nicht möglich pauschal zu sagen, welche Oberflächengüte Ihr 3D Druckteil aufweisen kann, da diese stark von der gewählten 3D Druck Technologie, dem Material und der Nachbearbeitung abhängt. Grundsätzlich können wir aber sagen, dass wir für Ihre spezifischen Anforderungen (fast) immer eine passende Lösung finden, um die Oberflächengüte, sowie Anforderungen an die Hitzebeständige oder Wasserdurchlässigkeit zu erfüllen.

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PS: Wenn Sie mehr über die additiven Fertigungsverfahren, die Nachbearbeitungsmethoden, verwendeten Materialien und Einsatzgebiete der einzelnen Technologien erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen folgenden Artikel inkl. einer klaren und umfassenden Übersicht zum Download.

die 7 wichtigsten 3D Druck Technologien in der Übersicht

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