Der 3-D-Druck ermöglicht es euch, individuelle Druckobjekte zu realisieren. Lange Zeit nutzte hauptsächlich die Industrie die Drucker, um beispielsweise Prototypen kostengünstig zu erstellen. Für Hobbybastler und Kreative bieten sie sich inzwischen an, um kleine Geschenke, Kunstobjekte oder Schmuck zu designen. Arbeitet ihr das erste Mal mit einem 3-D-Drucker, treten viele Fragen auf.
Ein kurzer Überblick über den 3-D-Drucker
Der 3-D-Druck nennt sich additive Fertigung. Den ersten Drucker, der dreidimensionale Werkstücke erzeugte, erfand der US-Amerikaner Chuck Hull im Jahr 1983. Seine als Stereolithografie bezeichnete Technik meldete er drei Jahre später zum Patent an.
Im Gegensatz zu einem klassischen Drucker funktioniert ein 3-D-Drucker nicht mit Tinte. Die Maschinen stellen aus flüssigen oder festen Materialien verschiedene Werkstücke her. Zu den Verarbeitungsmaterialien zählen:
- Keramik
- Sand
- Kunststoffe
- Metalle
Um 3-D-Kohlenstoffteile zu fertigen, bieten sich Carbon- und Grafitmaterialien an. Bei dem formenden Verfahren bedarf es abhängig von der genutzten 3-D-Drucktechnik keiner weiteren Werkzeuge oder Gussformen.
Für welche Anwendungsfälle eignet sich ein 3-D-Drucker?
Lange Zeit beschränkte sich die Anwendung von 3-D-Druckern auf Industrie und Forschung. Ebenso bietet sich das Verfahren für den Modellbau an. Mit seiner Hilfe funktioniert die individuelle und vergleichsweise kostengünstige Fertigung von:
- Prototypen
- Mustern
- Werkzeugen
- Endprodukten
Im künstlerischen Bereich eignet sich der 3-D-Druck, um kreative Deko-Objekte oder Schmuckdesigns zu realisieren. Ein weiterer Anwendungsbereich besteht in der Medizin- und Dentaltechnik.
Brauchen Unternehmen eine geringe Stückzahl von Bauteilen mit hoher Komplexität, bleibt das Fertigungsverfahren im Gegensatz zum klassischen Urformen wirtschaftlich.
Aufgrund der schnellen und individuellen Fertigungsmöglichkeit kommen 3-D-Drucker im Baugewerbe zum Einsatz. Kompakte und kleine Geräte bieten sich für den Heim- und Unterhaltungsbereich an.
Welche Software kommt beim 3-D-Druck zum Einsatz?
Für den 3-D-Druck braucht ihr Slicer- und CAD-Programme. Ersteres zerlegt das Druckobjekt in zweidimensionale Schichten und leitet Druckangaben an den Drucker weiter. Zum Teil erfordern 3-D-Drucker eine markeneigene Software. Diese weist eine hohe Kompatibilität auf. Alternativ findet ihr online Freeware und verschiedene Standard-Formate.
Die Bezeichnung CAD steht für Computer-aided Design. In der Software befinden sich hauptsächlich Konstruktionsprogramme. Alternativ beinhaltet sie Reparaturtools. Ihre Bedienung kostet viel Einarbeitungszeit. Für Einsteiger kommen kostenlose Druckvorlagen aus einer Online-Datenbank infrage.
Die Slicer-Programme bereiten den 3-D-Druck eines Objekts vor, indem sie dieses in Schichten schneiden. Zu dem Zweck konstruiert ihr mit einem CAD-Programm das jeweilige Objekt. Beide Software-Programme greifen ineinander.
Wie funktioniert die Ausführung beim 3-D-Druck?
Alle 3-D-Drucker erstellen die Druckobjekte schichtweise. Die Voraussetzung besteht in der Druckvorlage, dem 3-D-Modell. Bei diesem handelt es sich um eine STL-Datei. Die Vorlage zeichnet ihr mit einem CAD-Programm. Alternativ funktioniert der Download einer Vorlage aus einer Online-Datenbank.
Ein 3-D-Drucker unterteilt das Druckobjekt vor dem Druckvorgang in Layer. Die Bezeichnung steht für dünne, zweidimensionale Schichten. Im Verlauf des Verarbeitungsverfahrens stapelt das Gerät sie aufeinander. Zu dem Zweck braucht ihr die Slicing-Software. Mit deren Hilfe gelingt es, Objektdaten sowie Vorgaben zu Arbeitstempo oder Abmessungen an die Maschine zu übertragen. Modellabhängig nutzt ihr dafür:
- Speicherkarte
- WLAN
- USB-Stick
- USB-Kabel
Die 3-D-Druckverfahren unterscheiden sich bei den Geräten. Eine beliebte Variante besteht im FDM-Druck. Das Kürzel steht für Fused Deposition Modeling. Bei dem Verfahren kommt es zur Schmelzung von Kunststoff-Filament. Das schichtet der Drucker auf der Plattform aufeinander.
Beim Resin- oder DLP-Drucker härtet flüssiger, schichtweise aufgetragener Harz unter UV-Licht aus. In der Software entscheidet ihr, wie ihr euer Druckobjekt druckt:
- massiv
- halbmassiv
- ausgehöhlt
Bei der Mehrzahl der 3-D-Druckverfahren rechnet ihr mit einem hohen Zeitaufwand. Im Schnitt nimmt der Vorgang mehrere Stunden in Anspruch. Misst das Druckobjekt wenige Zentimeter, dauert die Fertigstellung ein bis vier Stunden. Um Großprojekte zu realisieren, arbeitet ein 3-D-Drucker ein bis zwei Tage oder länger.
Auf die Druckdauer nehmen neben den Maßen eures Projekts verschiedene Faktoren Einfluss. Zu ihnen zählen die Druckauflösung sowie die verwendeten Materialien. Beim Resin-Druckverfahren beeinflusst die Höhe eures Druckobjekts die Dauer. Beim FDM-Drucker spielen gleichermaßen Länge, Breite oder Anzahl eine Rolle.
Das Verfahren überzeugt durch die weite Verbreitung und die im Vergleich günstigeren Kosten. FDM-Druck eignet sich für größere Druckobjekte. Die entsprechenden Drucker arbeiten mit einer Schichtdicke zwischen 0,1 und 0,4 Millimetern. Nach der Abkühlphase sind die 3-D-Druck-Erzeugnisse voll belastbar.
DLP-Drucker erstellen die Objekte mit einer Schichtdicke zwischen 0,01 und 0,05 Millimeter. Sie arbeiten präziser als FDM-Drucker. Die Resin-Drucker erhaltet ihr vormontiert. Im Vergleich zur FDM-Variante gehen sie mit einem höheren Arbeitsaufwand einher. Nach dem Druckvorgang gilt es, die Druckobjekte zu reinigen und auszuhärten.
Welche Projekte ermöglicht der 3-D-Druck?
Ein 3-D-Drucker ermöglicht den Druck von Haushaltsgegenständen wie Spielzeug, Geschirr oder Dekorationsgegenständen. Schmuck und Accessoires stammen ebenfalls aus den Druckern für den Hausgebrauch.
Neben kleinen Objekten drucken die 3-D-Drucker Großobjekte. Im Jahr 2016 entstand durch das Verfahren das erste Haus. Dieses fertigte das chinesische Unternehmen Huashang Tengda an. Inzwischen kommen in Deutschland 3-D-Drucker für den Fertighausbau zur Anwendung. Zu dem Zweck schichten sie einen speziellen Beton zu Hauswänden auf. Im Vergleich zum klassischen Hausbau überzeugen die 3-D-Erzeugnisse mit:
- geringem Arbeitsaufwand
- weniger Baukosten
- höherer Nachhaltigkeit
Häufige Fragen zu 3-D-Druckern
Was bedeutet der Begriff „Filament“?
Hinter dem Filament verbirgt sich das beim 3-D-Druck verwendete Druckmaterial. Dieser aufgerollte Kunststoffdraht weist einen Durchmesser von 1,75 bis 3,00 Millimeter auf.
Mit welchem Druckmaterial arbeiten 3-D-Drucker für den Heimgebrauch?
Die für die Heimanwendung geeigneten 3-D-Drucker arbeiten hauptsächlich mit PLA und ABS. Ersteres sind die Polylactide, das zweite Kürzel steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol. Beide Materialien überzeugen durch eine leichte Verarbeitbarkeit sowie günstige Anschaffungskosten.
Wo stellt ihr euren 3-D-Drucker auf?
Es empfiehlt sich, den 3-D-Drucker in einem gut belüftbaren Raum aufzustellen. Die geeignete Raumtemperatur liegt zwischen 20 und 26 Grad Celsius.
Welches Equipment braucht ihr für FDM- und Resin-Drucker?
Für einen FDM-Druck braucht ihr neben dem 3-D-Drucker, dem Füllmaterial und der geeigneten Software kein Zubehör. Im Lieferumfang vieler Drucker befindet sich ein Spachtel, um eure fertigen Druckprojekte von der Druckplatte zu lösen.
Um Projekte mit dem Resin-Drucker zu realisieren, benötigt ihr zusätzlich Spachtel und Werkzeuge, um die Druckplattform auszurichten. Zusätzlich erfordert die Nutzung der DLP-Drucker Schutzausrüstung wie Einmal-Handschuhe und Atemmaske.
Um die Druck-Erzeugnisse im Anschluss zu reinigen, folgt ein Isopropanol-Bad. Die Objekte härten unter einer geeigneten UV-Lampe aus.
