FDM vs. MJF: Welches 3D-Druckverfahren ist das richtige für meine Anwendung?
Zwei 3D-Druckverfahren im Vergleich
FDM vs. MJF: Diese beiden 3D-Druckverfahren bieten jeweils einzigartige Vorteile und Einsatzbereiche. In diesem Artikel vergleichen wir diese beiden Technologien hinsichtlich Bauteilqualität, Kosten, Materialien und Nachhaltigkeit. FDM vs. MJF ist eine wichtige Entscheidung für Unternehmen, die das passende Verfahren für Prototypen oder Serienproduktionen suchen. Durch diesen Vergleich von FDM vs. MJF möchten wir Ihnen helfen, das optimale Druckverfahren für Ihre Anforderungen zu finden.
Seit den 1980er Jahren hat sich die Additive Fertigung rasant entwickelt. Heute gibt es verschiedene 3D-Drucktechnologien, die sich teils stark voneinander unterscheiden. Eine der ältesten und am weitesten verbreiteten Methoden ist das Fused Deposition Modeling, auch Schmelzschichtung genannt. Hierbei wird Kunststoff erhitzt und Schicht für Schicht aufgetragen, bis das Bauteil fertig ist. FDM wird oft für Prototypen und funktionale Bauteile verwendet. Die Technik ist einfach skalierbar, was die Herstellung größerer Teile ermöglicht.
Multi Jet Fusion (MJF), eine neuere Technologie von HP, arbeitet mit Pulvermaterial. Dabei wird eine dünne Schicht Pulver aufgetragen und durch Wärme und spezielle Agents miteinander verbunden. MJF ermöglicht den Druck komplexer Strukturen ohne Stützstrukturen und sorgt für hochwertige Oberflächen. Es ist schneller und oft wirtschaftlicher als FDM, besonders bei kleinen Bauteilen oder Serienproduktionen.
1. Bauteilqualität von FDM und MJF
MJF erzeugt isotrope Bauteile mit gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften in alle Richtungen. FDM-Bauteile haben oft Schwächen in der Z-Achse, da die Schichten weniger fest verbunden sind. Dies macht FDM-Bauteile anfälliger für Brüche.
MJF bietet durch die dünne Schichtstärke (80 µm) eine höhere Designfreiheit. Komplexe Geometrien sind möglich, und es entstehen glatte Oberflächen. Beim FDM-Verfahren sind die Druckschichten oft sichtbar, und Stützstrukturen müssen nach dem Druck entfernt werden, was die Oberfläche beeinträchtigen kann. Eine Nachbearbeitung kann dies jedoch verbessern.
2. Kosten für 3D-Druckteile
Die Kosten für 3D-Druckteile hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie Materialeinsatz, Maschinenkosten und manuelle Nacharbeit. MJF hat höhere Materialkosten, da das verwendete Pulver nach jedem Druckjob teilweise erneuert werden muss. Die Prozessgeschwindigkeit macht es jedoch bei kleinen Teilen oft günstiger als FDM.
FDM hat niedrigere Materialkosten, aber höhere Maschinenkosten, da es langsamer ist. Besonders bei großen und voluminösen Teilen ist FDM oft günstiger, da weniger Material verwendet wird, indem das Innere des Bauteils nur teilweise gefüllt wird.
Beispiel: Wir wollen diese Punkte anhand eines Beispielbauteils veranschaulichen. Das Bauteil, welches Sie hier sehen, wurde einmal mit dem FDM Verfahren und dem Material ABS hergestellt (links) und einmal mit dem MJF Verfahren aus PA12 (rechts).
In der folgenden Tabelle sehen Sie die Kostenaufschlüsselung für beide Technologien, jeweils für ein Einzelteil und eine Serie von 100 Stück:
| 1x | FDM ABS | HP MJF PA12 | HP mit Postprocess |
|---|---|---|---|
| Deckel | 7,88€ | 4,75€ | 5,70€ |
| Boden | 8,87€ | 10,46€ | 12,55€ |
| Summe | 16,75€ | 15,21€ | 18,25€ |
| 100x | FDM ABS | HP MJF PA12 | HP mit Postprocess |
|---|---|---|---|
| Deckel | 339,00€ | 315,00€ | 363,00€ |
| Boden | 416,00€ | 696,00€ | 800,00€ |
| Summe | 755,00€ | 1.011,00€ | 1.163,00€ |
| pro Teil | 7,55€ | 10,11€ | 11,63€ |
An diesem Beispiel erkennt man, dass die Kosten für den feiner ausgeführte Deckel des Bauteils im MJF Verfahren geringer sind als beim FDM Verfahren. Der voluminösere Boden lässt sich hingegen mit der Schmelzschichtung günstiger herstellen als mit dem MJF Verfahren.
Beim MJF Verfahren besteht die Möglichkeit, die Bauteile nach dem Druck einem Finishprozess zu unterziehen, wodurch qualitativ sehr hochwertige Oberflächen erreicht werden. Dazu gehören bspw. das Glätten der Oberflächen oder das Färben (in diesem Beispiel unter „mit Postprocess“ gelistet). Durch diesen Postprocess steigt jedoch auch der Preis der Bauteile.
Aus der Tabelle lässt sich außerdem ablesen, dass beim FDM Verfahren die Bauteilkosten bei großen Mengen stärker fallen. Grund dafür ist, dass bestimmte Tätigkeiten rund um den 3D Druck pro Auftrag nur einmal notwendig, bzw. bei jedem weiteren Bauteil zu vernachlässigen sind. In diesem Beispiel ist es insbesondere das digitale Vorbereiten des Druckjobs sowie die Vorbereitung des 3D Druckers inkl. Materialwechsel.
3. FDM und MJF Materialien
Fused Deposition Modeling bietet eine große Auswahl an Materialien, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind, von hitzebeständigen bis zu chemikalienresistenten Kunststoffen. Multi Jet Fusion hat derzeit nur sieben Materialien zur Auswahl. FDM-Materialien sind in vielen Farben erhältlich. MJF-Teile sind standardmäßig grau und können erst durch Nachbehandlungsprozesse wie Färben oder Lackieren mit einer anderen Farbe versehen werden.
Besuchen Sie unsere Materialseite, wenn Sie mehr über 3D Druck Materialien im Allgemeinen erfahren wollen.
4. Nachhaltigkeit der beiden Produkte
Multi Jet Fusion verbraucht nur so viel Material, wie für das Bauteil nötig ist, da keine Stützstrukturen erforderlich sind. Zudem kann überschüssiges Pulver zu 80% wiederverwendet werden. Dies ist bei Fused Deposition Modeling schwieriger, da die Stützstrukturen oft nicht recycelt werden können.
Fazit
Beide Verfahren haben ihre Stärken und Schwächen. FDM eignet sich besonders für größere Bauteile und Prototypen, während MJF bei kleineren Teilen und Serienproduktionen durch seine höhere Detailgenauigkeit und Geschwindigkeit punktet. Welcher Prozess am besten passt, hängt vom Anwendungsfall ab. Noch mehr zum Thema MJF vs. FDM Technologie lesen.