Wie genau funktioniert 3D-Druck eigentlich?

3ddrucker

Ein 3D-Druck ist die Erweiterung eines 2D-Drucks. Er kann durch die unterschiedlichsten Vorgehensweisen hergestellt werden. In der Regel werden für die Herstellung von 3D-Drucks Verfahren wie Fused Deposition Modeling, Selektives Laserintering und Stereolithographie. Welches Verfahren für den 3D-Druck geeignet ist, hängt vor allem vom Material und der Art des benötigten Modells ab.

Definition eines 3D-Druckers

Ein 3-Druck wird immer dann benötigt, wenn ein Modell Schicht für Schicht aufgebaut werden soll. Am Ende steht ein dreidimensionaler Gegenstand zur Verfügung. Häufig finden beim Aufbau des Modells physikalische und chemische Härtungs- und Schmelzprozesse statt. Durch einen Computer lässt sich die Konstruktionseinheit des Drucks perfekt steuern. Auf dem Computer wird vorab der Bauplan des fertigzustellenden Objekts erstellt. Je nach Bedarf kommen feste und flüssige Werkstoffe zum Einsatz. Teilweise handelt es sich hierbei um Filamente aus Nebenprodukten, die während des Herstellungsverfahrens entfernt werden. Zur weit verbreitetsten Technik gehört die Stereolithographie.

Was ist Stereolithographie?

Mit der Stereolithografie können detaillierte Modelle aus Kunstharz hergestellt haben. Die Modelle weisen eine glatte Oberfläche auf. Bei diesem Verfahren wird das Harz Schicht für Schicht aufgetragen. Jede Schicht hat eine Dicke eines Millimeters. Zum Formen wird wird ein Becken verwendet sowie ein UV-Laser. Durch den speziellen Laser sind eine punktuelle Belichtung und schnelle Aushärtung möglich. Es werden so viele Schichten aufgetragen, bis das Objekt fertig gestellt wurde. ‚Da das nicht benötigte flüssige Kunstharz zu instabil ist, kann es nicht als Träger des Modells genutzt werden. Hierfür wird ein weiteres Stützmaterial benötigt. Im späteren Verlauf wird es wieder restlos entfernt. Derartige 3D-Drucker werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Mit einigen 3D-Druckern ist es möglich, dass die unterschiedlichsten Materialien mit nur einem Arbeitsschritt gedruckt werden. Als Erfinder der Stereolithographie zählt der US-amerikanische Ingenieur und Erfinder Charles W. Hull.

Siehe auch  Ratgeber: TechniSat DIGITRADIO 143

Vorteile des Fused Deposition Modeling

Neben dem Stereolithographie-Verfahren ist auch das Fused Deposition Modeling sehr bekannt. Bei diesem 3D-Druck wird ein geschmolzener Kunststoff zur Modellierung von Werkstücken verwendet. Der Kunststoff wird aus einer Dose gedrückt, sodass Schritt für Schritt die benötigte Form gezeichnet wird. Flüssiger Kunststoff ist bei diesem Verfahren immer die beste Wahl. Das Material wird auch als ABS-Kunststoff bezeichnet. Viele Drucker, die dieses Verfahren unterstützen sind mit zwei Düsen ausgestattet. Sie arbeiten gleichzeitig, sodass das Modell wesentlich schneller fertig ist. Anders als beim Stereolithografie-Verfahren hat die Schicht nicht eine Dicke von einem Millimeter, sondern einem Viertelmillimeter. Dieses spezielle 3D-Druckverfahren wurde in den 1980er Jahren durch S. Scott Crump entwickelt. Seit den 1990er Jahren wird es kommerziell genutzt. Das spezielle Schmelzschichtverfahren kann mit dem Einsatz einer CNC-gesteuerten Heißklebepistole verglichen werden.

Laserintering ist eine gute Alternative

Das selektive Laserintering gehört ebenfalls zu den bekannten Verfahren eines 3D-Drucks. Hierbei kommen unterschiedliche Materialien zum Einsatz, die in Pulverform zur Verfügung stehen. Oftmals werden für einen 3D-Druck Kunststoffe, Metalle oder Keramiken eingesetzt. Beim ersten Schritt wird das pulverisierte Material auf eine Arbeitsplatte gegeben. Durch einen Schieber wird das Rohmaterial in einer Schichtform verteilt. Danach kommt ein Laser zum Einsatz, der mit einem Rakel- oder Rollenmechanismus für das punktuelle Schmelzen des Arbeitsmaterials sorgt. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass das verbleibende Pulver sehr stabil ist. Dadurch lässt es sich für das entstehende Modell auch problemlos als Stütze verwenden. Die hergestellten Modelle haben häufig eine raue Oberfläche. Sie bieten eine hohe Flexibilität und Stabilität.

Zukunft der 3D-Technik

3D Drucks liegen immer mehr im Trend. Mit einem modernen 3D-Drucker ist es möglich, Dinge, die gerade benötigt werden wie beispielsweise ein Dosenöffner oder ein Uhrwerk, schnell und einfach herzustellen. Es gibt sogar inzwischen eine Firma, die es sich zur Aufgabe gemacht haben, Leder oder Fleisch zur drucken. Das hätte den Vorteil, dass kein Tier für diese Produkte sterben muss. Diese Produkte wären eine gute Alternative für Menschen, die aus ethischen oder religiösen Gründen kein Fleisch essen möchten. Die Massentierhaltung würde dann der Vergangenheit zugehören. Für den 3D-Druck werden lebende Zellen eingesetzt. Somit würde sich ein außergewöhnliches Synthetikfleisch herstellen. Bei den ersten Versuchen wurde ein synthetisches Kotelett produziert. Es wurde nicht nur gedruckt, sondern auch gekocht und gegessen. Man kann davon ausgehen, dass es in sechs Jahren eine große Auswahl an Fleisch- und Lederprodukten zu kaufen gibt, die ausschließlich mit einem 3D-Drucker hergestellt wurden.

Siehe auch  Wie funktioniert die Blockchain des Bitcoins?

Warum sind 3D-Drucker so beliebt?

Das Drucken eines Modells mithilfe eines 3D-Druckers macht großen Spaß. Du kannst damit eine Vielzahl an Modellen und Formen erstellen. Wenn du ein Modell herstellen möchtest, welches sehr detailgetreu wirkt, musst du dir einen hochwertigen 3D-Drucker kaufen. Nicht nur im gewerblichen Bereich kommen 3D-Drucker zum Einsatz. Sie sind auch für den privaten Bereich eine gute Wahl. Beim Kauf eines 3D-Druckers solltest du auf einsatzbereites Modell achten. Viele Drucker sind mit einer modernen Drucker-Software ausgestattet. Das Kunstharz wird einfach in eine durch die Softwareform gefüllt und mit einem UV- Laser bearbeitet. Durch ein ständiges Aushärten des Materials und einer Wiederholung des Prozesses entsteht deine 3D-Form. Mit vielen Druckern ist eine feine Gestaltung möglich. Du kannst beim Kauf von 3D-Druckern aus Bausätzen oder komplett zusammengebauten Fertigmodellen wählen. Komplettmodelle sind beim Kauf zwar etwas teurer, dafür kannst du nach dem Auspacken deines Druckers aber auch sofort loslegen. In einigen Drucker ist ein Scanner integriert. Du kannst mit im kleine 3D-Modelle vervielfältigen oder schnell und einfach eine Druckvorlage erstellen.

Über Christian 77 Artikel
31 Jahre alt, gebürtig aus Cuxhaven und bekennender Kaffeejunkie :-). Ich interessiere mich schon seit meiner Kindheit für Technik. Dieses Interesse übertrage ich in meinem beruflichen Leben sowie im Privaten. Viel Spaß beim Stöbern!