Industrielle Serienfertigung im FDM 3D-Druck
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FDM 3D-Druck (Fused Deposition Modeling)
Verfahren, Vorteile & Anwendungen von FDM
Der FDM 3D-Druck (Fused Deposition Modeling) zählt zu den bekanntesten und am weitesten verbreiteten additiven Fertigungsverfahren. Er basiert auf einem vergleichsweise einfachen Prinzip: Ein thermoplastisches Filament wird erhitzt, Schicht für Schicht präzise aufgetragen und so zu einem belastbaren Bauteil aufgebaut. Gerade diese Kombination aus technischer Einfachheit, Materialvielfalt und Wirtschaftlichkeit macht FDM zu einem unverzichtbaren Verfahren – sowohl für die schnelle Prototypenentwicklung als auch für funktionale Endprodukte.
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Für industrielle Anwendungen bietet der FDM-Druck entscheidende Vorteile: Die Technologie ermöglicht eine hohe Gestaltungsfreiheit, eine schnelle Umsetzung von Ideen sowie die wirtschaftliche Fertigung kleiner und mittlerer Serien. Gleichzeitig eröffnet die breite Auswahl an Kunststoffen – von Standardmaterialien wie PLA und ABS bis hin zu technischen Hochleistungspolymeren (PEI, PEEK)– vielfältige Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichsten Branchen.
Was den 3D-Druck im FDM Verfahren von anderen Verfahren unterscheidet
Im Gegensatz zur Stereolithographie und zum Lasersintern erfolgt beim Fused Deposition Modeling die Herstellung von Modellen ohne den Einsatz von Lasern. Wie beim Lasersintern werden hier thermoplastische Kunststoffe verarbeitet. Die Auswahl der verfügbaren Thermoplaste ist jedoch deutlich größer, wie beim Lasersintern. Die Harz basierten Technologien MSLA, DLS und SLA bieten ebenfalls eine Vielzahl an Materialien, allerdings sind diese aus der Basis von Duroplasten, Epoxyden und Acrylaten.
Die Genauigkeit im FDM ist jedoch begrenzt. Durch die Größe des Filamentauftrages beim 3D-Druck, sind feine Details nicht gut darstellbar. Hier haben die Harzbasierten Verfahren die Nase vorn.
In Punkto Kosten ist das FDM 3D-Druck Verfahren jedoch oftmals unschlagbar und bietet mit die günstigste Möglichkeit im 3D-Druck.
Wir stehen Ihnen bei Fragen rund um den FDM 3D-Druck gerne mit Rat & Tat zur Verfügung. Nehmen Sie jetzt Kontakt mit uns auf.
FDM Materialien (Thermoplaste)
Der FDM 3D-Druck bietet eine Vielzahl an Thermoplasten, die je nach Anforderung unterschiedliche Eigenschaften und Vorteile bieten. Von kostengünstigen PLA-Modellen über robuste ABS- und PETG-Bauteile bis hin zu hochbelastbaren Hochleistungskunststoffen wie PEEK oder ULTEM – jedes Material eignet sich für spezifische Anwendungen und Anforderungen. In der folgenden Übersicht finden Sie die gängigsten FDM-Materialien, ihre typischen Einsatzgebiete sowie die wichtigsten Eigenschaften und Vorteile. So können Sie gezielt das passende Material für Ihre funktionalen Prototypen, Kleinserien oder Industriebauteile auswählen.| Material | Typische Einsatzgebiete | Wesentliche Eigenschaften | Datenblatt |
|---|---|---|---|
| ABS | Funktionsprototypen, Gehäuse, technische Bauteile | Schlagzäh, temperaturbeständig, gut mechanisch belastbar | Datenblatt |
| ASA | Außenanwendungen, Gehäuse, Abdeckungen | UV- und witterungsbeständig, formstabil, langlebig | Datenblatt |
| ASA CF | Strukturelle Bauteile, Halterungen, technische Außenbauteile | Carbonfaserverstärkt, sehr steif, hohe Maßhaltigkeit | Datenblatt |
| ASA GF | Mechanisch beanspruchte Funktionsteile | Glasfaserverstärkt, hohe Steifigkeit, gute Temperaturbeständigkeit | Datenblatt |
| Flex Hard (TPU) | Dämpfungselemente, Schutzbauteile, flexible Funktionsteile | Hohe Flexibilität, abriebfest, schlagdämpfend | Datenblatt |
| Flex Hard CF (TPU) | Belastbare flexible Bauteile, technische Dämpfer | Faserverstärkt, höhere Steifigkeit bei gleichbleibender Elastizität | Datenblatt |
| Flex Medium | Elastische Gehäuse, Griffe, flexible Verbindungselemente | Gummiähnlich, gute Rückstellkraft, vielseitig einsetzbar | Datenblatt |
| Flex Medium ESD | ESD-geschützte Bauteile, Elektronik-Umfeld | Elektrostatisch ableitfähig, flexibel, sicher für sensible Komponenten | Datenblatt |
| Greentec PRO | Seriennahe Prototypen, funktionale Bauteile | Hohe Wärmeformbeständigkeit, nachhaltiger Werkstoff, EU-zugelassen | Datenblatt |
| PA12 | Technische Funktionsteile, Clips, Halterungen | Hohe Zähigkeit, chemikalienbeständig, geringe Wasseraufnahme | Datenblatt |
| PA12 CF | Strukturelle Funktionsteile, Leichtbau | Carbonfaserverstärkt, sehr steif, hohe Festigkeit | Datenblatt |
| PC-PBT | Gehäuse, technische Serienbauteile | Hohe Schlagzähigkeit, temperaturbeständig, dimensionsstabil | Datenblatt |
| PC-PBT CF | Hochbelastete Funktionsteile | Faserverstärkt, erhöhte Steifigkeit, geringe Verformung | Datenblatt |
| PC TG | Technische Bauteile, transparente Anwendungen | Sehr hohe Temperaturbeständigkeit, zäh, robust | Datenblatt |
| PETG | Gehäuse, Vorrichtungen, Funktionsprototypen | Chemikalienbeständig, schlagzäh, leicht zu verarbeiten | Datenblatt |
| PETG CF | Mechanisch beanspruchte Bauteile | Carbonfaserverstärkt, formstabil, höhere Steifigkeit | Datenblatt |
| PLA Basic | Designmodelle, Anschauungsteile, Prototypen | Einfach zu drucken, kostengünstig, gute Oberflächenqualität | Datenblatt |
| PLA HS | Schnelle Prototypen, visuelle Modelle | Hohe Druckgeschwindigkeit, gute Detaildarstellung | Datenblatt |
| ULTEM 1010 | Luftfahrt, Medizintechnik, Hochtemperaturanwendungen | Extrem temperatur- und chemikalienbeständig, flammhemmend | Datenblatt |
| PA6 CF15 (ONYX) | Vorrichtungen, Lehren, belastete Funktionsteile | Carbonfaserverstärktes Nylon, sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit | Datenblatt |
Wir haben noch mehr Materialien im Portfolio. Schildern Sie uns einfach Ihre Anwendung und wir prüfen, welches Material und welches Verfahren am besten für Ihre Aufgabe geeignet ist.
Vergleichsliste FDM-Filamente – Mechanische Kennwerte im Vergleich
Die Auswahl des richtigen FDM-Filaments ist ein entscheidender Faktor für die Funktionalität, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit eines Bauteils. Je nach Anwendung unterscheiden sich die Anforderungen deutlich – von hoher Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit bis hin zu Flexibilität oder elektrischer Ableitfähigkeit.
Diese Vergleichsliste für FDM-Filamente bietet einen strukturierten Überblick über zentrale mechanische Kennwerte gängiger technischer Kunststoffe im FDM 3D-Druck. Die Tabelle richtet sich an Konstrukteure, Entwickler und Einkäufer, die fundierte Entscheidungen treffen möchten – unabhängig davon, ob es um erste Prototypen, belastete Funktionsteile oder seriennahe Anwendungen im FDM-Verfahren geht.
| Material | Zugfestigkeit | Zugmodul | Bruchdehnung | Biegefestigkeit | Biegemodul | Härte | HDT B (1,82 MPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MPa | MPa | % | MPa | MPa | Shore | °C | |
| ABS | 49 | 2.350 | 10 | 78 | 2.550 | – | 85 |
| ASA | 49 | – | 10 | 73 | 2.550 | – | 81 |
| ASA CF | 70 | – | 5 | 110 | 4.700 | – | 102 |
| ASA GF | 60 | – | 6 | 95 | 2.900 | – | 92 |
| Flex Hard (TPU) | 16 | 40 | 490 | – | – | 58 D | 140 |
| Flex Hard CF (TPU) | 14 | 35 | 380 | – | – | 70 D | 140 |
| Flex Medium | 17 | 40 | 475 | – | – | 98 A | 110 |
| Flex Medium ESD | 40 | 40 | 430 | – | – | 95 A | 140 |
| Greentec PRO | 58 | 4.300 | 3 | – | – | – | 115 |
| PA12 | 43 | 1.440 | 50 | – | – | – | 55 |
| PA12 CF | 60 | 2.820 | 35 | – | – | – | 55 |
| PC-PBT | 50 | 2.200 | 50 | – | 2.150 | – | 85 |
| PC TG | 45 | – | 215 | 62 | 1.650 | – | 88 |
| PETG | 61 | 3.100 | 28 | 68 | 2.100 | – | 78 |
| PETG CF | 59 | 3.350 | 9 | – | – | – | 85 |
| PLA Basic | 53 | 500 | 6 | – | – | – | 55 |
| PLA HS | 50 | 3.500 | 5 | – | – | – | 60 |
| ULTEM 1010 | 50 | 2.485 | 45 | 90 | 2.485 | – | – |
| PA6 CF15 (ONYX) | 37 | 2.400 | 2 | 71 | 3.000 | – | – |
Nicht sicher, welches FDM-Filament für Ihre Anwendung geeignet ist?
Wir unterstützen Sie bei der Materialauswahl, bewerten Ihre Anforderungen und empfehlen das passende Filament für Funktion, Belastung und Temperatur. Nehmen Sie jetzt Kontakt auf und lassen Sie Ihr Bauteil praxisnah prüfen.Typische Einsatzgebiete von FDM
FDM wird in zahlreichen Branchen eingesetzt – von der Produktentwicklung über den Maschinenbau bis hin zur Medizintechnik. Typische Anwendungen sind:- Prototyping: Schnelles Erstellen von Funktionsmustern und Designstudien, um Konzepte zu validieren.
- Kleinserien und Ersatzteile: Wirtschaftliche Fertigung kleiner Stückzahlen oder individualisierter Komponenten.
- Technische Hilfsmittel: Spannvorrichtungen, Montagehilfen oder Abdeckungen im industriellen Umfeld.
- F&E: Kostengünstige Herstellung von Modellen und Experimentierbauteilen.
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Design-Tipps für FDM 3D-Druck
Professionelles Bauteildesign ist entscheidend für die Qualität, Stabilität und Wirtschaftlichkeit von FDM-Druckteilen. Richtig konstruiert lassen sich Funktionsfähigkeit und Maßhaltigkeit deutlich optimieren. Unsere Empfehlungen richten sich gezielt an Konstrukteure und Ingenieure, die Bauteile für industrielle Anwendungen entwickeln.
1. Überhänge & Brücken berücksichtigen
- Überhänge soweit möglich reduzieren oder Fasen einplanen.
- Brücken nur für kurze Spannweiten konzipieren oder gezielt konstruktive Stützen einbeziehen.
- Wir können beim Design prüfen, wo zusätzliche Stabilität notwendig ist, um das Bauteil optimal zu drucken. Sprechen Sie uns einfach an
2. Teilorientierung für maximale Stabilität
- Hauptbelastungsrichtungen beachten – Bauteile möglichst so orientieren, dass kritische Flächen entlang der stärksten Schichten liegen.
- Lange, filigrane Strukturen optimal ausrichten, um Verformungen während des Druckprozesses zu vermeiden.
3. Schrumpfung, Verzug und Rissbildung vermeiden
- Entwurfsdetails so gestalten, dass thermische Spannungen ausgeglichen werden.
- Verstärkende Features wie Rippen oder Fasen strategisch einplanen.
- Materialeigenschaften bei der Bauteilkonstruktion berücksichtigen – z. B. PLA vs. ABS für Belastungs- oder Temperatureinsatz.
4. Stützstrukturen im Design berücksichtigen
- Nur dort Geometrien planen, die Stützmaterial erfordern, wo es funktional notwendig ist.
- Kontaktflächen und Oberflächenbeschaffenheit so gestalten, dass Stützen später sauber entfernt werden können.
- Wir beraten Sie gerne, welche Konstruktionsdetails Stützen überflüssig machen oder die Nachbearbeitung minimieren.
Sie haben noch Fragen zur Auslegung und Optimierung von FDM Bauteilen, dann sprechen Sie uns gerne an.
Kostenfaktoren beim FDM 3D-Druck
Die Kosten für FDM-Druckteile hängen von mehreren Faktoren ab, die bereits in der Konstruktions- und Planungsphase berücksichtigt werden sollten. Eine fundierte Kenntnis dieser Einflussgrößen ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile effizient zu gestalten und Produktionskosten präzise einzuschätzen. PROTOTEC unterstützt Sie dabei, die optimale Balance zwischen Qualität, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit zu finden.
1. Einfluss von Material, Schichthöhe & Bauteilgröße
Der Materialeinsatz ist einer der entscheidenden Kostenfaktoren beim FDM-Druck. Hochwertige technische Kunststoffe wie ABS, PETG oder Hochleistungspolymere können die Kosten pro Bauteil erheblich beeinflussen.
Weitere relevante Parameter:
- Schichthöhe: Feinere Schichten erhöhen die Druckzeit und damit die Kosten, verbessern jedoch die Oberflächenqualität und Detailgenauigkeit.
- Bauteilgröße: Große Volumina erfordern mehr Material und längere Druckzeiten, was direkt auf die Fertigungskosten wirkt.
2. Unterschiede zwischen Einzelstücken und Serienfertigung
- Einzelstücke / Prototypen: Höhere Stückkosten, da Rüstzeiten und Setup einen größeren Anteil ausmachen. Vorteil: schnelle Umsetzung und Flexibilität bei Designanpassungen.
- Klein- bis Mittelserien: Skaleneffekte reduzieren die Stückkosten deutlich. Hier lohnt sich eine frühzeitige Optimierung des Designs, um Materialeinsatz und Druckzeit zu minimieren.
3. Tipps zur Kostenoptimierung
Effiziente Konstruktionen und Fertigungsstrategien helfen, FDM-Druckkosten zu reduzieren, ohne die Funktionalität einzuschränken:
- Bauteile auf Materialeffizienz optimieren (Hohlräume, Infill-Anpassungen)
- Geeignete Bauteilorientierung für minimalen Stützbedarf wählen.
- Materialwahl und Schichthöhe gezielt auf Funktionsanforderungen abstimmen.
- Stimmen Sie sich Frühzeitig mit uns ab, um Fertigungskosten zu reduzieren und Ihre wirtschaftlichen Erfolge zu erhöhen.
Sie haben noch Fragen zur Auslegung und Optimierung von FDM Bauteilen, dann sprechen Sie uns gerne an.
Nehmen Sie jetzt Kontakt zu uns auf!
Wenn Sie noch Fragen haben oder Hilfe bei Ihren Projekten benötigen, zögern Sie nicht uns zu kontaktieren. Wir helfen Ihnen hier gerne weiter und unterstützen Sie bei der Umsetzung von Kunststoffteilen und NE-Metall Bauteilen. Wir sind die Experten rund um die Themen 3D-Druck, HSC-Fräsen, Feinguss und Vakuumguss. Nutzen Sie unsere Expertise für Ihre Herausforderungen und Anfragen.
Wir helfen Ihnen weiter
Nehmen Sie Kontakt mit uns auf.
Wir unterstützen Sie bei Ihren Projekten. Egal ob es um die richtige Auswahl des Verfahrens, die Materialauswahl oder die konstruktive Auslegung geht, mit uns haben Sie den richtigen Partner für Ihre Anforderungen. Gemeinsam lösen wir Ihre Herausforderungen und Anforderungen.
FAQ zum FDM 3D-Druck
1. Was ist FDM 3D-Druck und wie funktioniert er?
2. Welche Materialien eignen sich für FDM-Druckteile?
FDM verarbeitet vor allem thermoplastische Kunststoffe. Typische Materialien sind PLA, ABS, PETG, ASA oder technische Hochleistungspolymere wie PA6GF30 oder Carbonfaser gefüllte Werkstoffe. Die Wahl hängt von den Anforderungen an Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Chemikalienresistenz und Oberflächenqualität ab. Eine detaillierte Übersicht finden Sie auf unserer Übersicht für 3D-Druck Materialien.
3. Wie beeinflusst die Teilkonstruktion die Druckqualität?
Konstruktion und Bauteilorientierung haben direkten Einfluss auf Stabilität, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität. Überhänge, Brücken, Wandstärken, Schichtrichtung und Stützstrukturen sollten bereits im Design berücksichtigt werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
4. Welche Vorteile bietet FDM gegenüber anderen 3D-Druckverfahren?
5. Welche typischen Probleme können beim FDM-Druck auftreten?
6. Wie wirken sich Schichthöhe und Infill auf Kosten und Qualität aus?
7. Eignen sich FDM-Druckteile für funktionale Anwendungen?
Ja, FDM-Druckteile können mechanisch belastbare Komponenten darstellen, insbesondere wenn Materialien und Design auf die jeweilige Anwendung abgestimmt sind. Durch gezielte Konstruktionsprinzipien lassen sich Stabilität, Schichthaftung und Funktionsfähigkeit maximieren.
8. Welche Größen und Bauvolumen sind beim FDM möglich?
9. Wie unterscheiden sich Einzelstücke und Serienfertigung im FDM?
10. Welche Toleranzen lassen sich mit FDM-Druckteilen erreichen?
11. Welche Nachbearbeitungsschritte sind beim FDM üblich?
12. Kann FDM für hitzebeständige oder mechanisch belastete Bauteile genutzt werden?
13. Wie groß ist die Materialauswahl beim FDM und wie wählt man das richtige Material?
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