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3D-Drucker sind Geräte, die viele Möglichkeiten bieten und auf unterschiedliche Weise funktionieren. Erfahren Sie, wie 3D-Drucker mit den gängigsten Technologien funktionieren!
3D-Drucker - wie funktionieren sie? Allgemeiner Grundsatz
3D-Drucker sind in der Lage, physische, dreidimensionale Teile auf der Grundlage von Computermodellen herzustellen. Die durch räumliches Drucken hergestellten Objekte werden schichtweise erstellt, was sie von den auf traditionelle Weise (Gießen, Prägen, Schleifen, Schneiden usw.) hergestellten Werkstücke unterscheidet.
Vorteile des 3D-Drucks gegenüber anderen Technologien
Die räumliche Drucktechnologie ermöglicht es, den Abfall während des Produktionsprozesses zu reduzieren und fantasievolle Formen zu schaffen, die mit anderen Methoden nur schwer zu erreichen sind. Es erleichtert auch die Arbeit an Einzelstücken (Prothesen, Prototypen, Modellen), da die Verwendung von Formen und Schablonen nicht erforderlich ist.
Natürlich gibt es auch beim 3D-Druck bestimmte Einschränkungen, die vor allem mit den verfügbaren Materialien oder der maximalen Größe der hergestellten Bauteile zusammenhängen, sowie Probleme, die für bestimmte 3D-Technologien spezifisch sind (z. B. die Sichtbarkeit von Schichten beim FDM-Druck).
Je nach verwendeter Technologie können 3D-Drucker Teile aus Materialien wie Kunststoff, Gips, Metall oder Keramik herstellen. Die fertigen Drucke können zusätzlich bearbeitet werden, was als postprocessing bezeichnet wird.
3D-Drucker - wie funktionieren sie mit der FDM-Technologie?
Die beliebtesten Drucker für Hobbyisten und halbprofessionelle Anwender sind derzeit FDM-Drucker, die relativ einfach zu bedienen und erschwinglich sind.
Die Drucke werden aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, also aus Materialien, die bei einer bestimmten Temperatur formbar sind und beim Abkühlen aushärten. Sie werden dem Drucker in Form von Filamenten zugeführt, d. h. dünnen Kunststofffäden, die auf eine Spule aufgewickelt sind. Beim Druckverfahren wird ein solcher Faden bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt und dann mit einem speziellen Kopf Schicht für Schicht auf die Arbeitsfläche aufgetragen, wodurch nach und nach ein dreidimensionales Objekt entsteht.
Filamentekönnen aus einer Vielzahl von Stoffen hergestellt werden, z. B. aus Polylactid (PLA), ABS, PET, Nylon, TPU (gummiartiger Kunststoff) und vielen anderen. Dank der Verfügbarkeit zahlreicher Materialien können FDM-Drucke verschiedene Eigenschaften aufweisen, z. B. Flexibilität, biologische Abbaubarkeit, hohe mechanische Festigkeit oder Unempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Chemikalien. Die FDM-Technologie kann je nach verwendetem Material zur Herstellung von Prototypen, Modellen, Dekorationen, Spielzeugen oder Teilen für Geräte und Maschinen eingesetzt werden.
Wie funktionieren 3D-Drucker, die mit lichthärtendem Harz drucken?
Eine weitere beliebte 3D-Drucktechnologie ist die Herstellung von dreidimensionalen Modellen aus Harz, das durch Laserlicht oder einen speziellen Projektor (SLA-, DLP- und LCD-Technologien) ausgehärtet wird. Drucker, die mit diesen Technologien arbeiten, werden sowohl im Hobbybereich als auch in der Industrie eingesetzt.
Der Arbeitsbereich des Druckers ist der Harzbehälter, in dem die Schichten des Arbeitsmaterials mit Hilfe von Licht mit den entsprechenden Parametern nacheinander ausgehärtet werden. Auf diese Weise entsteht im Inneren des Harzbehälters ein dreidimensionales Modell, das nach der Herstellung nur noch von überflüssigen Materialresten gereinigt und durch einen vollständigen Belichtungsprozess ausgehärtet werden muss.
Lichthärtende Harztechnologien bieten viele Vorteile, darunter die hohe mechanische Festigkeit der erstellten Modelle oder eine sehr hohe Genauigkeit. Aus diesem Grund werden sie zum Beispiel für die Herstellung von Zahnersatz verwendet.
3D-Drucker - wie funktioniert der SLS-Druck?
Beim SLS-Druck wird ein pulverförmiges Arbeitsmaterial (in der Regel auf Polyamidbasis, oft dotiert) mit einem Laser selektiv gesintert. In den nachfolgenden Druckschritten wird das Ganze durch Erhitzen und Verschmelzen benachbarter Schichten weiter verklebt. Bei dieser Methode ist die Verwendung von Stützen nicht erforderlich, da deren Funktion von dem während der Arbeit nicht verwendeten Pulver übernommen wird.
Der Vorteil der im SLS-Verfahren hergestellten Teile liegt in der hohen mechanischen Festigkeit und der exakten Reproduktion des Computermodells, so dass die entstandenen Teile nicht nur für Prototypen und dekorative Zwecke, sondern auch für Gebrauchsgegenstände verwendet werden können. SLS-Drucker werden hauptsächlich in der Industrie eingesetzt, da sie teuer und schwierig zu bedienen sind. Es ist jedoch möglich, die Vorteile dieser Technologie zu nutzen, indem man den Druck bei einem der zahlreichen Unternehmen bestellt, die sich auf solche Dienstleistungen spezialisiert haben.
Wie funktionieren die DLMS 3D-Drucker?
Die DLMS-Technologie ähnelt dem SLS-Druck, arbeitet jedoch nicht mit Kunststoffpulver, sondern mit Pulvern aus verschiedenen Metallen. Auf diese Weise ist es möglich, Metallobjekte mit Formen und Eigenschaften zu schaffen, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden wie Gießen oder Zerspanen nur schwer zu erreichen sind. Wie beim SLS-Druck sind DLMS-Geräte fast ausschließlich für den industriellen Einsatz verfügbar, aber Privatkunden können den Druck kommerziell in Auftrag geben.
