Moderne Geräte zur Fertigung von dreidimensionalen Sachen
Das 3D-Drucken ist eine Technik einer additiven Fertigung von mechanischen Details. Bis vor Kurzem ist sie nur zur Fertigung von prototypischen Elementen für Tests über Zusammenfügung und ästhetische Bewertung angewandt worden. Gegenwärtig erlaubt sie die Herstellung von Elementen zu realer Anwendung dank Fortschritten im Bereich von materieller Technologie und Ingenieurwesen vom System des 3D-Drucks. All das hat auf die Vergrößerung der Auflösung von 3D-Druckern und die Nachbesserung der Qualität von gefertigten Details ausgewirkt. Hauptsächlich auf ihre strukturelle Widerstandsfähigkeit und mechanische Beständigkeit. Dank Verbesserung der Leistung von 3D-Druckern ist die Ausnutzung dieser Technologie zur Fertigung in kurzen Serien jetzig ökonomisch begründet, wo sie z.B. die Einspritzung von Kunststoffen ersetzt. Ein 3D-Drucker – Ein Preis solchen Produkts lässt sich stufenweise mindern und er erlaubt heute schon einen Einkauf eines 3D-Druckers zu Hobbyzwecken.
Die Geschichte des 3D-Drucks – Der Anfang des 3D-Druckers
Die Anfänge von additiven Fertigungsmethoden greifen auf den Umbruch der 70er und 80er Jahre des 19. Jahrhunderts zurück. 1974 hat David E.H.Jones eine Idee eines Druckens von dreidimensionalen Elementen vorgeschlagen. 1981 sind zwei erste Methoden des 3D-Druckens entstanden, die eine Lichthärtung von speziellen Polymeren ausgenutzt haben. 3 Jahre später hat man die Methode der Stereolithographie bearbeitet, die 2 ultraviolette Laser zur Polymerisation von Harz ausgenutzt hat. Dann wurde das Format von STL-Dateien geboren. Klassisch verbunden mit Systemen des 3D-Drucks bis zu gegenwärtigen Zeiten. 1988 hat Scott Crump eine Technologie der Fertigung von Objekten aus geschmolzenem Kunststoff patentiert, der mit Hilfe von speziellem FDM-Extruder gereicht gewesen ist. Diese Technologie ist bis jetzt durch die Mehrheit von 3 D-Druckern genutzt. Besonders durch Hobby- und Verbrauchermodelle. 1992 ist erster Drucker solcher Art auf dem Markt erschienen. Bis 2009 ist die Firma Stratasys ein Monopolist auf diesem Markt gewesen. Nach dem Auslöschen eines Patents für die FDM-Technologie sind viele Wettbewerben auf dem Markt erschienen.
Die FFM/FDM-Drucker – Aufbau und Wirkungsprinzip
Die FDM-Technologie (bekannt auch als FFM) ist eine Lösung, in der man feste Faser aus thermoplastischem Material sog. Filament ausnutzt. Es wird aus großer Spule über beweglichen erhitzten Knopf gereicht. Der Druckknopf wird unter Kontrolle eines Computers verschoben, um gedruckte Gestalt zu definieren. Gewöhnlich bewegt er sich in zwei Dimensionen, um eine Schicht abzusetzen. Danach wird er unmerklich horizontal verschoben, um mit der Auflage neuer Schicht zu beginnen. Die Geschwindigkeit des Schubs von Stoff im Knopf einer Stanzpresse kann kontrolliert werden, was sogar das Stoppen des Fertigungsprozesses und sein Beginn in anderem Teil des Geräts erlaubt. Das erlaubt eine Fertigung von komplexer Geometrie. Die FDM-Drucker bieten gegenwärtig ganz hohe Auflösung bei eindeutig hoher Wiederholbarkeit und niedrigem Preis von Nutzung und Einkauf eines Geräts selbst an.
3D-Druck – Fotopolymerisation bei Druckern
In Systemen, die flüssige lichthärtende Materialien ausnutzen, wird eine Sache aus Schichten von einem mit Ultraviolett bestrahltem Material gefertigt. Die Sache wird in speziellem Kessel gefertigt, in dem eine Grundlage in der Z-Achse motorisiert ist. Die Lichtquelle – Ultraviolettlaser (oder zwei, im Fall von Stereolithographie), Infrarotlaser (im Fall der Ausnutzung eines Multiphotonenprozesses), Diodenscanner usw. - bestrahlt äußere Schicht von Flüssigkeit verursachend die Photopolymerisation von in ihr enthaltenem Stoff. Daraufhin ist gedrucktes Element verlassend und der Prozess der Lichthärtung von Polymer wird für nächste Schicht wiederholt. Optische Systeme bieten ausgezeichnete Lösung an. Die Kosten von solchem Gerät und Nutzungsmaterialien ist ganz hoch.
