Spis treści:
- 1 Erste Schritte in die Welt des 3D-Drucks
- 2 Wie funktioniert der 3D-Druck?
- 3 Extruder in einem 3D-Drucker
- 4 Heizblock und Auslassdüse in einem 3D-Drucker
- 5 Ein beheizter Tisch in einem 3D-Drucker
- 6 Steuerung und Stromversorgungssystem in einem 3D-Drucker
- 7 Filamente für 3D-Drucker
- 8 Wie fängt man mit dem 3D-Druck an?
Sie möchten mit dem 3D-Drucken beginnen, wissen aber nicht, wie? Siewerden gleich eine ganze Menge über dieses Thema lernen, und zwar schnell!
Erste Schritte in die Welt des 3D-Drucks
Dieser Artikel ist ein einführender Leitfaden zu den Grundlagen des 3D-Drucks und der 3D-Druckverfahren. Wir lernen die Prinzipien von 3D-Druckern und den Aufbau der notwendigen Hardware kennen. Die Herstellung dreidimensionaler Objekte profitiert von den Errungenschaften vieler Technologiezweige und wird mit Geräten realisiert, die die Vorteile von Elektronik, Robotik, Automatisierung und Informatik vereinen. Wenn Sie mehr wissen möchten, werfen Sie einen Blick auf die Kategorie 3D-Druck im Botland-Blog.
Wie funktioniert der 3D-Druck?
Beim 3D-Druck handelt es sich um ein Verfahren zur additiven Herstellung physischer dreidimensionaler Objekte entsprechend den Informationen, die in einer an einen 3D-Drucker gelieferten Datei enthalten sind. Eine solche Datei enthält ein digitales Bild des im Programm erstellten Objekts. Einfacher gesagt, wir laden einfach eine fertige Modelldatei auf den Drucker hoch, um sie auf unserer Maschine zu erstellen und mit dem Druck zu beginnen. Kostenlose .STL-Dateien sind praktisch überall zu finden.
Die beliebteste Methode zur Herstellung dreidimensionaler Objekte mit 3D-Druckern ist FDM (inkrementelles Verfahren). Dabei wird das Rohmaterial (Filament) durch einen Extruder zu einem Druckkopf mit einem beheizten Metallblock transportiert. Hier wird das Filament geschmolzen und einer Auslassdüse mit kleinem Durchmesser zugeführt, wo das geschmolzene Material in die Druckzone geleitet wird. Das geschmolzene Filament wird in Schichten in der richtigen Reihenfolge und mit der richtigen Auflösung aufgetragen. Mehr dazu unterhalb.
Was ist 3D-Druck?
Möchten Sie in den 3D-Druck einsteigen? Schauen Sie sich bei uns um, wir machen das mit jahrelanger Erfahrung. Ein echter Artikel-Starter für Amateure und zukünftige Profis.
Extruder in einem 3D-Drucker
Eine der wichtigsten Komponenten bei der Konstruktion von 3D-Druckern ist der Extruder. Die Aufgabe des Extruders besteht darin, das Filament von der Spule zu nehmen und es durch ein Präzisionsgetriebe zu pumpen, das von einem Schrittmotor angetrieben wird.
Typische Konstruktionen verwenden zwei Anschlüsse – kalt und heiß. Das Filament wird zunächst in die kalte Öffnung, dann in die heiße Öffnung mit dem Heizblock und schließlich in die Verteilungsdüse in der Druckzone geleitet. Der Extrudermechanismus ist auf einem beweglichen Rahmen montiert, der es ermöglicht, den Extruder in drei Dimensionen im Raum zu bewegen.
Heizblock und Auslassdüse in einem 3D-Drucker
Filament ist ein thermoplastisches Material, das seine Struktur verändert, wenn es einer bestimmten Temperatur ausgesetzt wird. Nach dem anfänglichen Aufschmelzen im Extruder wird das Filament in den Heizblock befördert, wo es seine Konsistenz in eine teilweise flüssige Form ändert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Druck präzise und schichtweise erfolgt. Der geschmolzene Filamentfaden, der aus der Düse in die Druckzone eingespritzt wird, hat einen viel kleineren Durchmesser als der ursprüngliche Durchmesser des in den Extruder eintretenden Materials. Um eine ausreichend schnelle Verfestigung des Filaments während des Drucks zu gewährleisten, wird der Düsenblock zusätzlich durch einen Ventilator gekühlt.
Ein beheizter Tisch in einem 3D-Drucker
Die Basis, auf der das 3D-gedruckte Objekt erstellt wird, ist ein Tisch. Seine Hauptaufgabe ist es, dafür zu sorgen, dass das Objekt während des Drucks richtig auf dem Untergrund haftet. Optional werden zusätzlich Klebstoff und Hilfspads eingesetzt, um eine noch bessere Haftung zu gewährleisten. Häufig wird eine zusätzliche Heizplattform unter dem Tisch angebracht, was vor allem beim Druck von Objekten aus Rohstoffen, die stärker zum Schrumpfen neigen, notwendig ist.
Steuerung und Stromversorgungssystem in einem 3D-Drucker
Damit der 3D-Drucker funktionieren kann, muss er an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Die 3D-Drucker werden mit 230V betrieben, die in ein speziell entwickeltes Schaltnetzteil eingespeist werden. Eine solche Stromversorgung sorgt mit geschlossener Rückkopplung dafür, dass der 3D-Druckprozess auch bei erheblichen Echtzeit-Störungen im Netz sehr stabil bleibt. Die Spannung des Netzteils wird an die Schrittmotoren, den Heizkreis des Tisches und auch an die Steuerung des 3D-Druckers verteilt.
Das Steuergerät des 3D-Druckers ist so konzipiert, dass er die Echtzeitsteuerung der Schrittmotoren für den Extruder, die Beheizung des Austrittsdüsenblocks, die Temperatur des Heiztisches sowie die Auflösung und andere 3D-Druckparameter messen und steuern kann. Die Verbindung des 3D-Druckers mit dem Computer kann klassisch über USB erfolgen, aber die drahtlose Verbindung über Wi-Fi wird zunehmend zum Standard.
Filamente für 3D-Drucker
Filament ist das Rohmaterial, das für die Herstellung von 3D-Objekten in 3D-Druckern verwendet wird. Meistens hat der Faden die Form eines Seils mit kreisförmigem Querschnitt und wird auf eine Spule aufgewickelt. Der Standarddurchmesser von 3D-Druckerfilamenten beträgt 1,75 mm, es gibt aber auch 2,85-mm-Filamente. Die im Hobby-3D-Druck am häufigsten verwendeten Filamente sind PLA (Polylactid), ABS-Kunststoff und PETG, eine Kombination der Vorteile von PLA- und ABS-Filamenten. PLA-Filament ist vollständig biologisch abbaubar und ungiftig und es ist problemlos wärmebehandelbar. ABS hingegen hat eine viel bessere mechanische Beständigkeit und ist flexibler, obwohl es einen höheren Schmelzpunkt als PLA hat, und wenn man mit diesem Filz druckt, muss man zusätzlich eine Absaugung mit einem HEPA-Filter haben, um die krebserregenden Dämpfe von ABS zu entfernen.
Wie fängt man mit dem 3D-Druck an?
Wenn Sie mit dem 3D-Drucken beginnen, aber noch nicht mit der manuellen Erstellung von 3D-Objekten vertraut sind, sollten Sie zunächst einige fertige Musterobjekte herunterladen und ausdrucken. Die Entwürfe können von Websites für den 3D-Druck heruntergeladen werden. Eine der beliebtesten Websites dieser Art ist das Repository Thingiverse. Im Moment ist es eine Sammlung von mehr als zwei Millionen Dateien im STL-Format, unter denen wir buchstäblich alles finden können.
