{"id":681,"date":"2022-10-01T18:06:00","date_gmt":"2022-10-01T16:06:00","guid":{"rendered":"https:\/\/3ddruckdirekt.de\/?p=681"},"modified":"2025-03-11T18:09:00","modified_gmt":"2025-03-11T17:09:00","slug":"hohe-oberflaechenguete","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/3ddruckdirekt.de\/?p=681","title":{"rendered":"Hohe Oberfl\u00e4cheng\u00fcte"},"content":{"rendered":"\t\t
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3D-Druck mit hoher Oberfl\u00e4cheng\u00fcte<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In der additiven Fertigung ist die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t von mehreren Faktoren abh\u00e4ngig. Neben dem eingesetzten Druckverfahren beeinflussen auch das zu druckende Objekt sowie die Positionierung im Arbeitsbereich des 3D-Druckers die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit des Werkst\u00fccks.\u00a0<\/p>

Der moderne 3D-Druck liefert heute sehr hohe Oberfl\u00e4cheng\u00fcten, die mit denen des Spritzgussverfahrens vergleichbar sind.<\/p>

Die Rauheit von Oberfl\u00e4chen<\/span>
<\/b><\/span><\/span>Blickt man mit einem Mikroskop auf die Oberfl\u00e4che eines Materials, sind selbst auf vermeintlich spiegelglatten Oberfl\u00e4chen immer Unebenheiten zu erkennen. Diese Unebenheiten aus \u201eBergen und T\u00e4lern\u201c werden im technischen Bereich als Rauheit bezeichnet. F\u00fcr die Berechnung der Oberfl\u00e4cheng\u00fcte eines Werkst\u00fccks lassen sich unterschiedliche Parameter verwenden:<\/p>

|\u00a0<\/span> Einzelrautiefe
<\/span>Der senkrechte Abstand zwischen dem h\u00f6chsten und tiefsten Punkt des Rauheitsprofils innerhalb einer Messstrecke<\/span><\/p>

|\u00a0<\/span> Gemittelte Rautiefe
<\/span>Der Mittelwert aus den Einzelrautiefen von f\u00fcnf nacheinander erfolgten Einzelmessungen<\/span><\/p>

|\u00a0<\/span> Mittenrauwert
<\/span>Der arithmetische Mittelwert des Rauheitsprofils innerhalb der gesamten Messtrecke<\/span><\/p>

In der additiven Fertigung wird zum Vergleich der Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4ten h\u00e4ufig der Mittenrauwert (Ra) in der Einheit Mikrometer (\u00b5m), einem millionstel Meter, verwendet. Je kleiner der Mittenrauwert ist, desto feiner und damit glatter ist die Oberfl\u00e4che.<\/span><\/p>

Welche Oberfl\u00e4cheng\u00fcten sind in den 3D-Druck-Verfahren heute m\u00f6glich?<\/span>
<\/b><\/span><\/span>Im 3D-Druck ist die G\u00fcte einer Oberfl\u00e4che direkt abh\u00e4ngig vom verwendeten Druckverfahren. W\u00e4hrend bei einigen Verfahren auch ohne Nacharbeiten Mittenrauwerte im niedrigen, einstelligen Mikrometerbereich m\u00f6glich sind, erfordern andere Druckverfahren eine manuelle oder chemische Nacharbeit.<\/p>

Die Oberfl\u00e4cheng\u00fcten der verschiedenen Verfahren werden im Folgenden detailliert erl\u00e4utert.<\/span><\/p>

|<\/span> Stereolithografie und Digital Light Processing
<\/span><\/b>Die Stereolithografie (SLA) und das technisch eng verwandte Digital Light Processing (DLP) sind zwei der \u00e4ltesten, aber auch pr\u00e4zisesten Verfahren im Bereich der additiven Fertigung. Der SLA-Druck eignet sich bestens f\u00fcr die Herstellung von filigranen, kleinen Prototypen oder Anschauungsmodellen, wohingegen der DLP-Druck seine Geschwindigkeitsvorteile im 3D-Druck von Serienteilen voll ausspielen kann. Die Verfahren basieren auf einer selektiven Aush\u00e4rtung fl\u00fcssiger Polymere. F\u00fcr den Druck sind immer St\u00fctzstrukturen notwendig.<\/span><\/p>

Die Rauheit der Oberfl\u00e4chen von Werkst\u00fccken, die im SLA- oder DLP-Verfahren hergestellt werden, ist direkt abh\u00e4ngig von der Ausrichtung im Drucker. Die Oberseite der Werkst\u00fccke ist ohne Nachbearbeitung bereits sehr glatt und bietet Mittenrauwerte im niedrigen, einstelligen \u00b5m Bereich. Die Unterseite ist jedoch bedingt durch die St\u00fctzstrukturen sehr ungleichm\u00e4\u00dfig und rau. Hervorragende Oberfl\u00e4chenwerte lassen sich beim porenfreie Ausgangsmaterial leicht durch manuelles Schleifen oder \u2013 f\u00fcr perfekt homogene Oberfl\u00e4chen \u2013 durch Korund-Strahlen erreichen. Maximal erreichbare Mittenrauwerte von ca. 0,4 \u00b5m lassen sich durch Korund-Strahlen mit anschlie\u00dfendem Schleifen erzielen.<\/span><\/p>

|<\/span> Multi Jet Fusion und Selektives Lasersintern
<\/span><\/b>Multi Jet Fusion (MJF) und Selektives Lasersintern (SLS) sind pulverbasierte Verfahren, bei denen ein pulverf\u00f6rmiges Ausgangsmaterial durch chemische oder thermische Prozesse selektiv gebunden wird. Supportstrukturen werden (bis auf den Ausnahmefall des Metalldrucks) bei diesen Verfahren nicht ben\u00f6tigt. Direkt nach dem Druck sind die Oberfl\u00e4chen der Werkst\u00fccke bereits von guter Qualit\u00e4t und bieten weitestgehend homogene Fl\u00e4chen. Allerdings entstehen materialbedingt immer kleinste Poren auf der Werkst\u00fcckoberfl\u00e4che, die selbst durch manuelle Schleifarbeiten im Nachgang nicht vollst\u00e4ndig beseitigt werden k\u00f6nnen. Maximal erzielbare Mittenrauwerte beim Lasersintern liegen bei rund 1,3 \u00b5m und 4,05 \u00b5m bei HP Multijet Fusion, jeweils mit Nacharbeit durch Schleifen oder Strahlen. Fast vollst\u00e4ndig porenfreie Oberfl\u00e4chen lassen sich bei beiden Verfahren nur \u00fcber aufw\u00e4ndige Verfahren wie Vakuuminfusionen oder Oberfl\u00e4chenverf\u00fcllungen mit anschlie\u00dfendem, mehrfachem Schleifen erzielen.<\/span><\/p>

|<\/span> Fused Deposition Modeling
<\/span><\/b>Fused Deposition Modeling (FDM) geh\u00f6rt zu den Verfahren, bei denen thermoplastische Kunststoffe mittels eines Extruders zun\u00e4chst verfl\u00fcssigt werden und nach dem Ausbringen beim Abk\u00fchlen aush\u00e4rten. Je nach zu druckendem Objekt sind bei FDM Support- und St\u00fctzstrukturen notwendig. Die Oberfl\u00e4cheng\u00fcte l\u00e4sst sich als niedrig bis mittelklassisch beschreiben. Der 3D-Druck ist so gut wie porenfrei, allerdings sind in Z-Richtung verfahrensbedingt st\u00e4rkere Rillen erkennbar. Die Unterseite der gedruckten Bauteile ist in der Regel recht glatt, auf der Oberseite lassen sich ohne Nacharbeiten Mittenrauwerte von rund 8,8 \u00b5m erzielen. Beim Druck mit extrudierten Kunststoffen sind Oberfl\u00e4chenbeeintr\u00e4chtigungen an den Stellen, an denen Supportmaterial angebracht ist, nicht zu vermeiden. Hier kann durch den Einsatz von Schleifpapier, Glasperlen-Strahlen oder auch Trowalisieren aber recht einfach eine verbesserte Qualit\u00e4t der Oberfl\u00e4che geschaffen werden. Mittenrauwerte von 4,5 \u00b5m durch Glasperlenstrahlen bis hin zu 2,3 \u00b5m durch Schleifen sind bei FDM-Drucken realistisch umsetzbar.<\/span><\/p>

|<\/span> Polyjet- und Multi Jet Modeling
<\/span><\/b>Beim Polyjet- beziehungsweise Multi Jet Modeling-Druckverfahren werden feinste Photopolymertr\u00f6pfchen durch einen Druckkopf auf einer Arbeitsplattform aufgetragen und zerlaufen dort zu sehr d\u00fcnnen Schichten. Durch UV-Licht h\u00e4rten die Polymere umgehend aus. Bei dem Verfahren muss immer mit St\u00fctz- und Supportstrukturen gearbeitet werden. Daf\u00fcr sind die Qualit\u00e4ten der Oberfl\u00e4chen auch ohne Nacharbeit sehr gut. Durch die geringen Schichtst\u00e4rken von maximal 30 \u00b5m entstehen beim Druck sehr homogene, porenfreie Fl\u00e4chen ohne wahrnehmbare Riefen und Rillen. An den Kontaktstellen von Oberfl\u00e4che und Supportstruktur sind Qualit\u00e4tseinbu\u00dfen nur durch den Einsatz thermisch l\u00f6slicher oder wasserl\u00f6slicher Supportmaterialien zu verhindern. Ohne Nachbearbeitung bieten mit Polyjet oder Multi Jet Modeling gedruckte Werkst\u00fccke Mittenrauwerte von ca. 6 \u00b5m. Durch Schleifen lassen sich extrem glatte Oberfl\u00e4chen mit Mittenrauwerten von 0,2 \u00b5m erzielen, beim Strahlen mit Korund sind immerhin noch ebenfalls \u00fcberzeugende 3,7 \u00b5m machbar.<\/span><\/p>

|<\/span> Feinguss
<\/span><\/b>Die Technologie Feinguss kombiniert den 3D-Druck mit \u201eklassischen\u201c Gussverfahren. F\u00fcr den Feinguss werden zun\u00e4chst 3D-Daten mit einem Wachsdrucker gedruckt. Die Modelle werden von St\u00fctzstrukturen befreit und auf vorgefertigte Aufbauten geklebt. Durch einen Roboter werden die Modelle dann in eine fl\u00fcssige Silikatkeramik getaucht und anschlie\u00dfend mehrfach besandet. Ist die erforderliche Schichtdicke erreicht, wird das Wachsmodell ausgel\u00f6st und die Formschale in einem Sinterofen bei \u00fcber 1000 \u00b0C gebrannt. Anschlie\u00dfend kann die gew\u00fcnschte Legierung eingeschmolzen und in die vorgew\u00e4rmte Keramikform eingegossen werden.<\/span><\/p>

Nach Abk\u00fchlung wird die Schale mechanisch entfernt und die fertigen Gussteile k\u00f6nnen nachbearbeitet werden. Eine W\u00e4rmebehandlung zum Normalisieren oder Verg\u00fcten wird bei den meisten Legierungen im Feinguss angewendet. Die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t beim Feinguss ist identisch zum Spritzguss. Deshalb bietet diese hybride Technologie eine gute Alternative, falls ein Teil f\u00fcr andere Produktionsverfahren zu komplexe Geometrien aufweist.<\/span><\/p>

Welche Materialien eignen sich f\u00fcr hohe Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t?<\/span>
<\/b><\/span><\/span>F\u00fcr den Druck im DLP-Verfahren<\/b> empfehlen wir die unten aufgez\u00e4hlten Kunststoffe, wenn eine sehr glatte Oberfl\u00e4che gefragt ist:
|<\/span>\u00a0 xCE Black: hohe Genauigkeit, Biegefestigkeit sowie Temperaturbest\u00e4ndigkeit\u00a0
<\/span>|<\/span>\u00a0 xPP405 Black: sehr z\u00e4h, f\u00fcr Anwendungen, die steifes, widerstandsf\u00e4higes Material erfordern,<\/span>\u00a0Eigenschaften vergleichbar mit Polypropylen
<\/span>|<\/span>\u00a0 BASF ST45 B: ausgezeichnete Kombination aus Festigkeit, Z\u00e4higkeit und Schlagfestigkeit
<\/span>|<\/span>\u00a0 3DM Impact: f\u00fcr z\u00e4he und zugleich flexible Bauteile, mit Shape-Memory-Effekt (abh\u00e4ngig von der\u00a0<\/span>Temperatur)\u00a0
<\/span>|<\/span>\u00a0 3DM Tough: transluzent
<\/span>|<\/span>\u00a0 LOCTITE\u00ae 3D 3843: halbflexibles Material mit hoher Schlagz\u00e4higkeit
<\/span>|<\/span>\u00a0 Lumentics: nachtleuchtend\u00a0<\/span><\/p>

F\u00fcr den Druck im <\/span>SLA-Verfahren<\/b><\/span> empfehlen wir folgende Materialien:
<\/span>|<\/span>\u00a0 LOCTITE\u00ae IND 408: f\u00fcr Bauteile mit hoher Detailgenauigkeit und isotropen Eigenschaften
<\/span>|<\/span>\u00a0 RR60 Weiss: z\u00e4hes, ABS-\u00e4hnliches Allround-Material
<\/span>|<\/span>\u00a0 RR60 Klar, Standard: z\u00e4hes, ABS-\u00e4hnliches Allround-Material, transluzent<\/span><\/p>

Perfekte Oberfl\u00e4cheng\u00fcte im <\/span>SLS- und MJF-Verfahren<\/b><\/span> mit PA 12 sind dank chemischem Gl\u00e4tten m\u00f6glich:
<\/span>F\u00fcr den Bereich SLS- und MJF-Druck gibt es bei uns die sehr interessante M\u00f6glichkeit, ein Standard PA12 Material mit der Nachbearbeitungsoption des chemischen Gl\u00e4ttens zu bestellen. Dies erm\u00f6glicht Bauteile, die eine spritzguss\u00e4hnliche Qualit\u00e4t aufweisen.<\/span><\/p>

Was ist eine chemische Gl\u00e4ttung?
<\/b><\/span><\/span>F\u00fcr die chemische Gl\u00e4ttung wird ein gedrucktes Objekt in einer Kammer aufgeh\u00e4ngt und mit einem chemisch spezifizierten Nebel umstr\u00f6mt. Der Nebel l\u00f6st die Oberfl\u00e4che leicht an, wodurch Poren zusammenfallen und Rillen gegl\u00e4ttet werden. Ein Materialabtrag findet nicht statt, sodass Gr\u00f6\u00dfenzugaben bei der Konstruktion nicht notwendig sind. Gleichzeitig wird die Oberfl\u00e4che verschlossen und somit versiegelt. Das macht die Werkst\u00fccke abwasch- und desinfizierbar. Chemisch gegl\u00e4ttete Bauteile \u00fcberzeugen mit einer sehr glatten, spritzguss\u00e4hnlichen, hochwertigen Oberfl\u00e4che.<\/span><\/p>

Fazit
<\/b><\/span><\/span>Die additive Fertigung hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte im Bereich der Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t gemacht. Durch eine geschickte Kombination von Ausgangsmaterial und Drucktechnik lassen sich hochwertige Oberfl\u00e4chen erzeugen, die denen von Spritzgussteilen gleichen. Durch manuelle oder chemische Nachbehandlungen lassen sich auch recht raue 3D-Druck Oberfl\u00e4chen gl\u00e4tten. Die neue, hybride Technologie des Feingusses er\u00f6ffnet zus\u00e4tzlich neue M\u00f6glichkeiten, um Oberfl\u00e4chen gedruckter Werkst\u00fccke in maximaler Perfektion zu realisieren.<\/p>

Hinweise zur Bestellung und Ausrichtung im Bauraum
<\/b><\/span><\/span>Die Druckpartner achten beim Nesting, d.h. dem Platzieren der Bauteile im Bauraum, darauf, dass diese optimal ausgerichtet sind. Falls ein Bauteil spezifisch auf einer Seite eine besonders hohe Oberfl\u00e4cheng\u00fcte ben\u00f6tigt, ist eine \u201eindividuelle Anfrage\u201c notwendig. Dabei m\u00fcssen die entsprechenden Anforderungen genau beschrieben werden, sodass das Bauteil beim Druck entsprechend platziert werden kann oder wir bei Bedarf eine Nachbearbeitung empfehlen k\u00f6nnen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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D<\/span>u m\u00f6chtest mehr zum industriellen 3D-Druck\u00a0<\/span><\/i>erfahren<\/i>? Schau dir unsere weiteren Blog-Beitr\u00e4ge an oder kontaktiere uns!<\/span><\/i><\/h3>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\tAnwendungsfall: Kundengeschenk Schmiedebeh\u00e4lter\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/h3>\n\t\t\n\t\t\n\t\t\tWeiterlesen \u00bb\t\t<\/a>\n\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t1. M\u00e4rz 2025\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/article>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\tAnwendungsfall: Rasierhobel\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/h3>\n\t\t\n\t\t\n\t\t\tWeiterlesen \u00bb\t\t<\/a>\n\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t1. M\u00e4rz 2025\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/article>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\n\t\t\t\tAnwendungsfall: N\u00e4hmaschine\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/h3>\n\t\t\n\t\t\n\t\t\tWeiterlesen \u00bb\t\t<\/a>\n\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t1. Februar 2025\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/article>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tZur Blog-\u00dcbersicht<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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