Filament vs. Harz-3D-Druck

Im Allgemeinen gibt es auf dem Markt zwei typische 3D-Drucker für Verbraucher: Harz-3D-Drucker (mSLA/DLP) und Filament-3D-Drucker (FDM/FFF). Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Druckertypen ist das Material, das zur Herstellung der 3D-Modelle verwendet wird. Harz-3D-Drucker verwenden Harzmaterial, während FDM-3D-Drucker Kunststoffpolymermaterial verwenden. Und das ist nicht alles. Auch die Funktionsweise des Druckvorgangs, die Vorbereitung, die Eigenschaften des gedruckten Modells und viele andere Dinge sind unterschiedlich. Hier erklären wir die Details der beiden wichtigsten 3D-Druckertypen auf dem Markt:

Filament-3D-Druck

Der Filament-3D-Druck wurde erstmals 1988 von Scoot Crump (Stratasys) vorgestellt und verwendet thermoplastische Extrusion zum Erstellen des Modells. Der einfache Prozess verwendet eine mechanische Bewegung entlang der XYZ-Achse, während der Kopf das Material wie eine Klebepistole extrudiert. Thermoplast kann bei Schmelztemperatur leicht extrudiert werden und verfestigt sich bei normaler Temperatur ohne Änderung der Eigenschaften und erfordert keine weitere Nachbearbeitung oder Reinigung. Dies machte den Filament-3D-Druck zum beliebtesten auf dem breiten Markt, insbesondere auf dem Verbrauchermarkt.

Der Betrieb eines Filament-3D-Druckers ist außerdem nahezu ungefährlich, da keine giftigen Materialien verwendet werden und die Maschine sicher ist und problemlos angewendet werden kann (beispielsweise ist das Einschließen der Maschine auch für Kinder ein sehr sicherer Vorgang).

Die Merkmale des Filament-3D-Drucks

• Beim Filament-3D-Druck handelt es sich um einen Trockenprozess. Bei diesem Verfahren werden keine giftigen Materialien verwendet. Beim Drucken mit Hochtemperaturmaterialien wie ABS, ASA oder Nylon entstehen jedoch Dämpfe, die nicht gesundheitsfördernd sind.
• Filamentmaterial ist ein Kunststoffdraht mit einem bestimmten Durchmesser, der zugeführt, geschmolzen und mit kleinerem Durchmesser extrudiert wird – dieser Prozess verringert die Festigkeit und Haltbarkeit des Materials. Es ist nicht mit industriellem Spritzguss zu vergleichen, auch wenn das Material dasselbe ist. Die 3D-Druckverfahren können jedoch selbst in einigen Fällen mehr, um eine sehr schwierige Form zu erstellen – Spritzguss kann das Modell nicht erstellen.
• Filament-3D-Druck umfasst viele Materialvarianten, von Standard-Thermoplast-Polymeren über gemischte Metalle/Holz-Materialien bis hin zu kohlenstoff-/glasfaserverstärktem Material. Diese Materialkombination wächst schnell und ermöglicht den Einsatz des 3D-Drucks in nahezu allen Branchen.
• Da Filament-3D-Druck im Vergleich zu Harz ein sichereres Verfahren ist, verwenden Heimanwender lieber ihren Drucker. Der Preis der Maschine ist aufgrund der Verwendung mechanischer Komponenten etwas hoch, es fallen jedoch fast keine Nachbearbeitungskosten an.
• Theoretisch hat Filamentmaterial kein Verfallsdatum, aber manche Materialien zersetzen sich mit der Zeit aufgrund von Temperatur und Feuchtigkeit. PLA ist tatsächlich etwa 1 Jahr haltbar, wenn es richtig in einer Vakuumverpackung gelagert wird. Andere Materialien wie ABS oder PETG können auch nach 3 Jahren noch einwandfrei gedruckt werden.
• Beim Filament-3D-Druck gibt es Einschränkungen, da das Material durch eine kleine Düse extrudiert wird. Selbst die kleinste Düse (0,15–0,2 mm) zeigt noch Schichtlinien. Daher können mit diesem Filamentdruck keine extremen Details erreicht werden.
• Solidität, Langlebigkeit, hohe Belastbarkeit und höhere Temperaturbeständigkeit sind die Hauptmerkmale des Filament-3D-Drucks. Einige industrielle Filamentmaterialien können praktisch über 250 °C aushalten. Das billige Material ist auch einer der Hauptvorteile, warum der 3D-Druck so beliebt ist.
• Wie wir wissen, besteht 3D-Druckfilament aus XYZ-Bewegungen, wodurch Mehrmaterial- und Mehrfarbenprozesse möglich und einfach umzusetzen sind. Mehrfarben-3D-Druck ist derzeit auf dem Markt beliebt, da die Drucker immer günstiger werden. Selbst wenn nur eine einzige Extrusion verwendet wird, kann der Benutzer mit der Funktion „Pause Resume“ problemlos zwischen den Schichten die Farbe ändern und gute Kreationen erstellen.

Filament-3D-Druckanwendungen

Der Filament-3D-Druck hat breitere Anwendungsgebiete als der Harz-3D-Druck. Er wird für Prototypen, medizinische Geräte, Reverse Engineering, Produktentwicklung, Cosplay, persönliche Hobbys, Kunstwerke, Haushaltswaren, Gadgets und mehr verwendet. Um diese vielfältigen 3D-Druckanwendungen abzudecken, haben Filamenthersteller viele Arten von 3D-Druckerfilamenten entwickelt, von PLA und ABS bis hin zu PETG, ASA, Kohlefaser, Nylon, TPU, PC und sogar Metallfilamenten.

Harz-3D-Druck

3D-Druckverfahren mit Harzen wurden erstmals 1984 von Chuck Hull (3D Systems) eingeführt und Stereolithografie (SLA) genannt. Bei dieser Technik werden lichtempfindliche Polymere und UV-Licht verwendet, um das flüssige Polymermaterial auszuhärten. Dieses Material ist nur in Form von Harzpolymeren erhältlich, die giftig sind und deren ausgehärtetes Ergebnis im Vergleich zu anderen Polymermaterialformen nicht sehr hart ist. Anfangs wurden 3D-Drucker nur in der Industrie für Prototypen und nicht für Produktionsartikel verwendet. Daher ist ein SLA-3D-Drucker für diese Hauptaufgabe ausreichend. Der 3D-Druck mit Harzen wuchs später im Jahr 2010 zusammen mit der Technologie für Displays und Beleuchtung schnell, da beim 3D-Druck mit Harzen hauptsächlich Projektionsdisplays zum Aushärten und Erstellen des Objekts verwendet werden.

Die Merkmale des Harz-3D-Drucks

• Der 3D-Druck mit Harz wird auch als Nassdruckverfahren bezeichnet, da dabei Flüssigkeit aus dem Material in die Nachbearbeitung, wie z. B. das Reinigen des Modells, einfließt. Beim 3D-Druck mit Harz werden neben Verfahren wie IPA auch giftige Chemikalien verwendet. Der 3D-Druck mit Harz wird also immer noch als industrielles Verfahren angesehen. Heimanwendern wird dieser 3D-Druck nicht empfohlen, wenn sie Kinder unter 15 Jahren haben.
• Der 3D-Drucker ist günstig, aber Harz und Nachbearbeitungsmaterial sind teuer. Dank neuester Technologie ist der Harz-3D-Druck in Bezug auf den Maschinenpreis auf dem niedrigsten Niveau. UV-Harzmaterial, andere Hilfsgeräte und Verbrauchsmaterialien sind jedoch immer noch sehr teuer. Benutzer benötigen immer noch Verbrauchsmaterialien zur einmaligen Verwendung wie PSA (persönliche Schutzausrüstung) und IPA für die Reinigung nach dem Prozess.
• Der Hauptvorteil dieses Druckers sind hochdetaillierte 3D-Druckobjekte. Der Harz-3D-Druck kann aufgrund seiner flüssigen Rohmaterialeigenschaft ein sehr detailliertes Modell erstellen. Die Auflösung der gedruckten Schichten kann bis zu 10 Mikrometer (0,01 mm) und die XY-Auflösung bis zu 18 Mikrometer (0,018 mm) betragen. Dies ist der Displaytechnologie zu verdanken, die die Anzeige auf dieser Mikrometerebene pixelig gestalten kann. Aus diesem Grund wird der Harz-3D-Druck hauptsächlich zur Herstellung von Miniatur-/Kleinteilen und nicht von großen Modellen verwendet.
• Harzmaterial ist giftig und der gedruckte Teil (gehärtetes Harz) gilt immer noch als giftig. Im Gegensatz zu Thermoplasten, die beim FDM/FFF-3D-Druck verwendet werden, kann Harzmaterial aus irgendeinem Grund immer noch gesundheitsschädlich sein. Der Prozess muss vollständig ausgehärtet und gereinigt werden, was nicht ganz einfach ist. Aus diesem Grund sollten 3D-Harzdruckobjekte nicht für Lebensmittelkontakt verwendet werden. Auch während des Druckvorgangs kann die UV-Bestrahlung des Druckers gesundheitsschädlich sein.
• Der 3D-Druck mit Kunstharz ist bei großen Modellen schwierig. Günstiger 3D-Drucker mit Kunstharz, der ein mechanisches Bottom-Up-System verwendet. Das 3D-gedruckte Objekt muss mithilfe einer Stützstruktur auf der Plattform haften. Dies führt während des Prozesses zu vielen häufigen Fehlern, da das Modell der Schwerkraft trotzen muss. Aus diesem Grund ist es schwieriger, sperrige technische 3D-Modelle mit Kunstharz zu drucken als Kunstmodelle.
• Beim 3D-Druck mit Harz kann jeweils nur eine Materialart verwendet werden. Es ist nicht möglich, einen mehrfarbigen Druck (XY) mit Harz zu erstellen. Die mechanische Bewegung beim 3D-Druck mit Harz erfolgt nur entlang einer Z-Achse. Sogar das Ersetzen von Material während des Druckvorgangs wird nicht empfohlen, da die UV-Härtung während des Vorgangs nicht vollständig erfolgt. Wenn Sie den Druckvorgang anhalten/fortsetzen, kann es zu einem Fehldruck kommen.
• Rohharz für den 3D-Druck hat ein Verfallsdatum (ca. 12–18 Monate), was bedeutet, dass es vor dem Verfallsdatum verwendet werden muss, damit sich die chemischen Eigenschaften nicht verändern.

Anwendungen für den 3D-Druck mit Harzen

Die Anwendungen des 3D-Drucks mit Harzen hängen weitgehend von der Art des verwendeten 3D-Druckerharzes ab. Das am häufigsten verwendete Harz wird als Standard- oder Hartharz bezeichnet. Mit diesem Harz gedruckte Modelle neigen dazu, spröde zu sein. Daher werden Standardharze normalerweise nur für Ausstellungsmodelle verwendet. Für Funktionsteile und Figuren, die eine lange Lebensdauer erfordern, wurden hochfeste und ABS-ähnliche Harze entwickelt. Der 3D-Druck mit Harzen findet in vielen industriellen Anwendungen Anwendung, unter anderem in der Medizin, Schmuckherstellung, im Maschinenbau und in der Zahnmedizin.

welches Material ist besser: Harz oder Filament?

Sowohl Harz als auch Filament haben Vor- und Nachteile für den 3D-Druck. Die Hauptvorteile von Harz sind feine Details und Glätte, was es ideal für kleine, hochpräzise Drucke macht. Die Nachteile sind die höheren Kosten, die langsamere Druckgeschwindigkeit, die aufwändigere Reinigung und das Toxizitätsrisiko. Die Vorteile von Filament sind geringere Kosten pro Volumen, schnelleres Drucken, Sicherheit und die Möglichkeit, große Objekte zu drucken. Bei kleinen Drucken ist die Qualität jedoch geringer. Es gibt auch mehr Materialoptionen wie flexibles Material, Verbundmaterial usw. Für Miniaturen, Cosplay, Zahnmodelle und andere kleine, aber detaillierte Drucke bietet Harz eine bessere Qualität. Für größere Drucke, Prototyping und Benutzerfreundlichkeit ist Filament wahrscheinlich vorzuziehen.

Überlegen Sie, welche spezifischen Druckanwendungen Sie nutzen und welche Eigenschaften am wichtigsten sind. Mit High-End-Druckern können beide Materialien eine außergewöhnliche Qualität erzielen. Wägen Sie die Kompromisse je nach Anwendung und Budget ab, um Harz oder Filament zu wählen. FDM-3D-Drucker sind beliebter als Harz-3D-Drucker. Der Hauptgrund dafür ist, dass das Filament viel billiger ist als Harz.

Abschluss

Zweifellos ist Filament-3D-Druck im Vergleich zu Harz-3D-Druck immer noch beliebt. Harz-3D-Druck gilt immer noch als halbindustrieller Prozess und nicht als heimfreundlicher Prozess. Detailliert und schnell zu drucken ist der einzige Vorteil von Harz-3D-Druck. Filament-3D-Druck hingegen ist sehr heimfreundlich, sehr einfach, besteht aus billigem Material und erfordert fast keine Nachbearbeitung, sodass 3D-Druck für jedermann verfügbar ist.