Funktionsweise eines 3D-Druckers
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3D-Drucker gehören zu den technischen Entwicklungen, die in den vergangenen Jahren für große Aufmerksamkeit gesorgt haben. Aber wie funktioniert ein 3D-Drucker eigentlich? Diese und weitere Fragen werden in diesem Beitrag beantwortet.
Grundsätzliche Funktionsweise eines 3D-Druckers
3D-Druck ist nicht gleich 3D-Druck, soviel ist schon einmal klar. Ein 3D-Druck-Bauteil kann durch unterschiedliche Verfahren hergestellt werden. Jedes Fertigungsverfahren wird durch bestimmte Materialien und Methoden charakterisiert. Eins haben sie aber alle gemeinsam, sie schaffen ein dreidimensionales Objekt, indem das Material Schicht für Schicht aufgetragen wird. Dieses Fertigungsprinzip wird auch additive Fertigung, generative Fertigung oder Rapid-Technologie genannt.
Bevor überhaupt gedruckt werden kann, muss aber ein Modell mit Hilfe eines CAD-Programms erstellt werden. Es gibt aber auch 3D-Druck-Datenbanken mit Millionen von Druckvorlagen. Die Datei kann dann einfach an den Drucker übertragen werden und der Druck kann beginnen.
Das Hot-End ist eines der wichtigsten Bauteile eines 3D-Druckers. In diesem wird der feste Kunststofffaden (Filament) verflüssigt und mit Hilfe des Extrudermotors in die Düse (Nozzle) gedrückt. In Kombination mit der Bewegung des Druckkopfes fährt die Düse somit die geforderte Geometrie ab und drückt überall dort Filament auf das Druckbett, wo das Objekt Material benötigt. Der Vorgang wird so oft wiederholt bis das 3D-Modell fertig ist und entnommen werden kann.
Bei dem FDM-Druck oder auch dem SLA-Druck ist fertigungsbedingt oft der Einsatz von Stützstrukturen nötig, weil filigrane oder überhängende Strukturen im Druckprozess abgestützt werden müssen, weil sie sonst einstürzen könnten. Durch Nachbearbeitung müssen diese später dann wieder entfernt werden.
3D-Drucktechniken im Überblick
FDM – Fused Deposition Modeling
Es ist das bekannteste Verfahren, da es einfach in der Handhabung ist und daher nahezu in allen Hobby-Geräten verwendet wird. Fast jeder thermoplastische Kunststoff kann damit verarbeitet werden. Es arbeitet mit dem sogenannten „Schmelzschicht“-Verfahren und ähnelt daher der Funktionsweise eines normalen Tintenstrahldruckers. Der Unterschied ist lediglich die Bewegung in alle Raumrichtungen (X-Y-Z-Richtung) wodurch der Drucker schichtweise das 3D-Modell aufbaut.
SLA – Stereolithographie
Auch dieses findet Verwendung im Hobby-Bereich. Dabei wird das dreidimensionale Objekt durch Aushärtung einer UV-empfindlichen Flüssigkeit (Resin) erzeugt. Zur Aushärtung der einzelnen Schichten nacheinander wird ein DLP-Beamer verwendet, welcher von unten durch die UV-empfindliche Flüssigkeit strahlt und das Resin im Fokuspunkt aushärtet.
SLS – Selektives Lasersintern
Bei diesem Verfahren wird das Filament nicht in Fadenform, sondern in Pulverform verarbeitet. Das Pulver wird dabei schichtweise auf eine Bauform aufgetragen und mit Hilfe eines starken Lasers beschossen und an den Stellen verschmolzen, an denen das dreidimensionale Objekt entstehen soll.
Anwendungsbereiche der 3D-Druck-Technologie
Man kann sagen, dass der 3D-Druck sich in fast allen Bereichen der Wirtschaft und der Industrie einen Namen gemacht hat. Wirtschafts- und Industriebereiche sind beispielsweise die Automobilindustrie, die Forschung und Entwicklung, die Flaschen- und Kosmetikindustrie oder auch die Medizintechnik. Egal ob bei der Erstellung einzelner Prototypen und Modellen oder bei Einzelstücken und Kleinserien kann der 3D-Druck das wirtschaftlichste Verfahren sein. Neben dem Kunststoff können noch viele weitere Materialien für den 3D-Druck verwendet werden, wie beispielsweise Glasfaser, Carbon, PLA oder auch ABS.
Zu unseren Produktionsmaschinen im ringbach-Portfolio hier in Landshut zählt unter anderem auch ein 3D-Drucker. Als Dienstleitung bieten wir den Druck von 3D-Modellen an. Wir können mithilfe des additiven Fertigungsverfahrens für Sie Bauteilmuster schnell und einfach aus PLA oder ABS fertigen.