FDM vs SLS: 3D-Druck-Verfahren für Kunststoff im Vergleich
Funktionsprinzipien
FDM (Fused Deposition Modeling) / FFF (Fused Filament Fabrication): Ein Filament aus Thermoplast (Standard 1,75 mm Durchmesser) wird durch eine beheizte Düse extrudiert. Die Düse fährt computergesteuert die Bauteilkontur ab und legt Schicht für Schicht das Material auf einer beheizten Bauplatte ab. Schichthöhe typisch 0,1–0,3 mm.
SLS (Selective Laser Sintering): Ein Laser sintert (verschmilzt) selektiv Bereiche eines Polymerpulver-Bettes (typisch PA 12-Pulver mit Korngröße 50–100 µm). Nach jeder Schicht senkt sich die Bauplattform, neues Pulver wird aufgewalzt, Laser sintert die nächste Schicht. Das umgebende Pulver stützt die Bauteile — keine Stützstrukturen nötig.
Beide Verfahren sind additiv (Material wird hinzugefügt, nicht abgetragen) und können theoretisch beliebige Geometrien herstellen, einschließlich Innenräumen und komplexen Hinterschnitten.
Direkter Vergleich der Eigenschaften
Wichtige technische und wirtschaftliche Unterschiede:
| Aspekt | FDM | SLS | Bewertung |
|---|---|---|---|
| Maschinenpreis (Hobby/Prof.) | 300–10.000 € / 5.000–80.000 € | 180.000–800.000 € | FDM weit günstiger |
| Materialpreis | 15–80 €/kg (Standard PLA/PETG) | 50–150 €/kg (PA 12-Pulver) | FDM günstiger |
| Bauraumgrößen typisch | 200×200×200 bis 500×500×500 mm | 300×300×300 bis 700×580×400 mm | beide skalierbar |
| Schichthöhen | 0,1–0,3 mm (Hobby), 0,05 mm (Pro) | 0,06–0,15 mm | SLS feiner |
| Stützstrukturen nötig | Ja (für Überhänge >45°) | Nein (Pulver stützt) | SLS überlegen |
| Festigkeit (anisotrop) | Z-Richtung 30–60 % schwächer | isotrop ~80 % vom Spritzguss | SLS überlegen |
| Oberflächenqualität | Schichten sichtbar | matt, körnig (post-process polierbar) | unterschiedlich |
| Materialvielfalt | PLA, PETG, ABS, PA, PC, TPU u.v.m. | überwiegend PA 12, PA 11, einige TPU | FDM breiter |
| Mehrteilkapazität pro Job | eingeschränkt (Stützen) | sehr hoch (Pulverbett dicht packbar) | SLS deutlich höher |
| Druckgeschwindigkeit | mittel (40–150 mm/s) | mittel (5–10 mm Höhe/h) | job-abhängig |
| Post-Processing | Stützen entfernen, Schleifen, Aceton-Glättung (ABS) | Pulver entfernen, Strahlen, Färben | beide aufwändig |
Materialvielfalt und Eigenschaften
FDM hat die größere Materialbreite, SLS die spezialisiertere Auswahl:
FDM-Materialien (Standard bis Profi):
- PLA — günstig, einfach, Hobby-Standard, niedrige Tg (55 °C)
- PETG — Mittelklasse, höhere Tg (75 °C), chemikalienbeständiger als PLA
- ABS — Funktionsteile, höhere Tg (95 °C), benötigt geschlossenen Bauraum
- ASA — wie ABS, aber UV-beständig (Außenanwendung)
- PC, PC-ABS — höhere Festigkeit, höhere Wärmebeständigkeit
- PA, PA-CF — Funktionsteile, mit Carbonfaser verstärkt
- TPU/TPE — flexible, gummiähnliche Bauteile
- PEEK, PEI — Hochleistung, spezielle Hochtemperatur-Drucker nötig (>400 °C Düse)
SLS-Materialien:
- PA 12 — Standard, ~95 % der SLS-Anwendungen, gute mechanische Eigenschaften, isotrope Festigkeit
- PA 11 — biobasiert, höhere Schlagzähigkeit als PA 12
- PA 6 — höhere Festigkeit als PA 12, anspruchsvollere Verarbeitung
- PEEK (Hochtemperatur-SLS) — Luftfahrt, Medizin
- TPU-Pulver — flexible Bauteile
- PA-CF, PA-GF — verstärkte Varianten für höhere Steifigkeit
Bauteilqualität und Festigkeit
Ein zentraler Unterschied ist die mechanische Qualität der Bauteile:
- FDM-Anisotropie: Bauteile sind in Z-Richtung (zwischen den Schichten) deutlich schwächer als in XY-Richtung. Typisch 30–60 % Festigkeitsverlust in Z. Dies erfordert sorgfältige Bauteil-Orientierung im Druckraum, um Belastungsrichtung optimal zu nutzen.
- SLS-Isotropie: Da Pulver komplett gesintert wird, sind die Bauteile nahezu isotrop. Festigkeitsunterschiede zwischen Richtungen sind <10 %. Dies macht SLS-Bauteile direkt für Funktionsanwendungen einsetzbar — viele werden ohne Nachbearbeitung in Endprodukten verbaut.
- Oberflächenqualität: FDM zeigt sichtbare Schichten (typisch 0,2 mm), die per Schleifen, Aceton-Glättung (ABS) oder Lackieren überdeckt werden können. SLS hat eine matte, körnige Oberfläche durch das Pulver, die per Glasperlen-Strahlen, Trommeln oder Färben veredelt werden kann.
Anwendungen und wirtschaftliche Auswahl
FDM dominiert:
- Hobby- und Maker-Anwendungen (über 95 % der weltweit installierten 3D-Drucker)
- Prototyping und Anschauungsmodelle in Konstruktion und Design
- Produktionswerkzeuge (Vorrichtungen, Lehren, Spannmittel)
- Architekturmodelle, Bildung, Lehre
SLS dominiert:
- Industrielle Kleinserien (50–10.000 Stück) — Medizinprodukte, Automotive-Spezialteile, Luftfahrt-Strukturen
- Komplexe Geometrien mit Innenräumen (z.B. Wärmetauscher mit innerer Gitterstruktur)
- Endbauteile (nicht nur Prototypen) für mittlere Stückzahlen, wo Spritzguss-Werkzeug nicht refinanzierbar ist
- Patientenindividuelle Medizinprodukte (Zahntechnik, Hörgeräte, Orthesen)
Wirtschaftlicher Break-even: Bis ~50 Stück ist FDM unschlagbar günstig. Für 100–10.000 Stück ist SLS oft die bessere Wahl. Über 10.000 Stück wird Spritzguss wirtschaftlich.
Häufige Fragen
Weiterführend: Siehe verlinkte Material- und Verfahrensseiten unten.