Fabrication of FDM 3D objects with ABS and PLA and determination of their mechanical properties

Abstract

Das Fused-Deposition-Modeling-Verfahren (FDM) ist eine seit langem bekannte Produktionsmethode im Bereich des 3D-Drucks. In den letzten Jahren hat sich eine große Zahl an Herstellern im Low-Cost-Sektor etabliert. Das öffentliche Interesse konzentriert sich dabei hauptsächlich auf die Möglichkeit, erstmalig im Do-It-Yourself-Verfahren Kunststoffteile kostengünstig in kleinen Stückzahlen fertigen zu können. Aus der Sicht des Maschinenbaus werden hingegen detailliertere Informationen zu der Qualität der gedruckten Bauteile benötig. In dieser Arbeit werden die Werkstoffeigenschaften von Bauteilen untersucht, die mit Hilfe des Fused-Deposition-Modeling-Verfahrens hergestellt wurden. Dabei wird die Auswirkung der folgenden Einflussfaktoren herausgestellt: Das eingesetzte Material (ABS oder PLA), die Füllmethode der Bauteile (vollständige Füllung mit Linienmuster oder teilweise Füllung mit Wabenmuster) und die genutzten 3D-Druckermodelle (Felix 1.0e, CB-printer, oder uPrint Plus). Die Ergebnisse unserer Zugversuche machen deutlich, dass der FDM-Prozess in Bezug auf die mechanische Festigkeit der Bauteile gute und reproduzierbare Resultate erzielt. Dies gilt sowohl für die preiswerten Drucker Felix 1.0e und CB-printer als auch für den teureren uPrint Plus. Im Vergleich der eingesetzten Materialien zeigt sich, dass Bauteile aus PLA eine höhere mechanische Festigkeit aufweisen als Bauteile aus ABS.