Über 3D Druck

Der 3D-Druck (auch als additive Fertigung oder Rapid Prototyping bezeichnet) ist ein Fertigungsprozess, bei dem Materialien schichtweise aufgetragen werden, um dreidimensionale Objekte zu erzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsmethoden wie dem Fräsen, Drehen oder Spritzgießen, die Materialien von einem Block oder einer Form entfernen, fügt der 3D-Druck Material hinzu, um das gewünschte Objekt zu erstellen.

Es gibt mehrere Arten von 3D-Drucktechnologien, darunter Stereolithographie (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM), Selektives Lasersintern (SLS), Elektronenstrahl-Schmelzen (EBM) und andere. Jede Technologie verwendet unterschiedliche Materialien und Prozesse, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

SLA-Drucker verwenden flüssiges Harz, das mit einem UV-Laser ausgehärtet wird, um das Objekt Schicht für Schicht aufzubauen. FDM-Drucker hingegen verwenden thermoplastische Filamente, die durch eine Düse erhitzt und extrudiert werden, um das Objekt aufzubauen. SLS-Drucker verwenden Pulver und einen Laser, um das Material zu verschmelzen und das Objekt zu erzeugen, während EBM-Drucker Metallpulver verwenden und es mit einem Elektronenstrahl verschmelzen.

Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks ist, dass es einfacher ist, komplexe Geometrien und Formen zu erstellen. Mit herkömmlichen Fertigungsmethoden ist es schwierig, komplexe Formen und Designs zu erzeugen, da sie aus mehreren Teilen bestehen müssen, die zusammengefügt werden müssen. Mit dem 3D-Druck können komplexe Formen und Designs jedoch als ein einziges Objekt hergestellt werden, was zu einer höheren Präzision und Genauigkeit führt.

Der 3D-Druck wird in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, Medizin und Architektur. Einige der häufigsten Anwendungen des 3D-Drucks sind die Prototypenerstellung, die Herstellung von Ersatzteilen und die Erstellung von individualisierten Produkten.

Insgesamt bietet der 3D-Druck viele Vorteile, darunter eine höhere Flexibilität, schnellere Produktionszeiten und eine höhere Präzision und Genauigkeit. Mit der Entwicklung neuer Technologien und Materialien wird der 3D-Druck voraussichtlich in Zukunft noch weiter expandieren und zu neuen Anwendungen führen.

Die Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden können, sind vielfältig und reichen von Kunststoffen und Metallen bis hin zu Keramik und organischen Materialien. Die Wahl des Materials hängt von der Anwendung, den Designanforderungen und den Eigenschaften des Materials ab.

Einige der häufigsten Materialien für den 3D-Druck sind thermoplastische Kunststoffe wie PLA (Polylactid) und ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol). Diese Materialien sind weit verbreitet und einfach zu handhaben und eignen sich für viele Anwendungen wie Prototyping, Design und Herstellung von maßgeschneiderten Produkten.

Für Anwendungen, die höhere Anforderungen an die Festigkeit und Haltbarkeit haben, können andere Materialien wie Nylon, TPU (Thermoplastisches Polyurethan) oder PC (Polycarbonat) verwendet werden. Diese Materialien bieten eine höhere Festigkeit, Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit, sind jedoch oft schwieriger zu handhaben und erfordern möglicherweise spezielle Drucker oder Druckeinstellungen.

Metallische Materialien wie Edelstahl, Titan oder Aluminium können auch für den 3D-Druck verwendet werden, um robuste und präzise Bauteile für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizin herzustellen. Die Verwendung von Metallen für den 3D-Druck erfordert jedoch oft spezielle Ausrüstung und erhebliche Erfahrung in der Handhabung der Materialien.

Andere Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden können, umfassen Keramik, Holz, organische Materialien und sogar Lebensmittel. Diese Materialien haben einzigartige Eigenschaften und ermöglichen eine breitere Palette von Anwendungen, wie z. B. die Herstellung von kundenspezifischen Implantaten, künstlichen Organen oder sogar essbaren Gegenständen.

Insgesamt bietet der 3D-Druck eine breite Palette von Materialien, die für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind. Die Wahl des Materials hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung und der verfügbaren Ausrüstung und Erfahrung ab. Mit der Entwicklung neuer Materialien und Technologien wird der 3D-Druck jedoch voraussichtlich in Zukunft noch flexibler und leistungsfähiger werden.

 

Wie lange dauert ein 3-D Druck?

Die Dauer des 3D-Drucks hängt von vielen Faktoren ab, wie z.B. dem Material, der Größe des Objekts, der Komplexität des Designs und der Druckgeschwindigkeit des Druckers. Daher kann es schwierig sein, eine genaue Zeitangabe für den Druck von verschiedenen Materialien zu machen.

In der Regel dauert der Druck von einfachen Objekten aus PLA-Kunststoffen einige Stunden, während komplexere Objekte aus anderen Materialien wie Nylon oder PC möglicherweise länger dauern. Der Druck von größeren Objekten kann auch länger dauern als der von kleineren Objekten.

Einige Faktoren, die die Druckzeit beeinflussen können, sind:

  • Schichtdicke: Je dicker die Schichten, desto schneller wird das Objekt gedruckt, aber mit weniger Detailgenauigkeit.
  • Druckgeschwindigkeit: Eine höhere Druckgeschwindigkeit kann die Druckzeit verkürzen, aber auch die Qualität des Objekts beeinträchtigen.
  • Düsendurchmesser: Eine größere Düse kann den Druckvorgang beschleunigen, aber auch die Detailgenauigkeit reduzieren.
  • Materialart: Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften und erfordern unterschiedliche Druckeinstellungen, die die Druckzeit beeinflussen können.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass der Druckprozess in mehrere Schritte unterteilt ist, wie z.B. das Laden des Filaments, das Heizen des Druckbetts, das Erstellen der Druckdatei und das eigentliche Drucken. Diese Schritte können auch die Gesamtdauer des Druckprozesses beeinflussen.

Insgesamt ist es schwierig, eine genaue Schätzung der Druckzeit für verschiedene Materialien zu geben, da es viele Faktoren gibt, die die Dauer beeinflussen können. Es ist am besten, sich auf die Druckzeiten zu konzentrieren, die vom Hersteller des Druckers oder des Materials angegeben werden, und die Druckeinstellungen entsprechend anzupassen, um eine optimale Druckqualität und -geschwindigkeit zu erreichen.

 

Welche Materialien werden für den 3D-Druck verwendet?

Es gibt eine Vielzahl von Filamenten, die für den 3D-Druck verwendet werden können. Im Folgenden werden die gebräuchlichsten Filamente und ihre Eigenschaften beschrieben:

  1. PLA (Polylactid) PLA ist das am häufigsten verwendete Filament für den 3D-Druck. Es wird aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke hergestellt und ist biologisch abbaubar. Es ist einfach zu drucken, benötigt keine beheizte Druckplatte und hat eine geringe Verformung während des Druckens. Es hat eine hohe Oberflächenqualität und ist in einer Vielzahl von Farben erhältlich. PLA ist jedoch nicht so hitzebeständig wie andere Filamente und eignet sich daher nicht für Anwendungen mit hoher Temperaturbelastung.

  2. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ABS ist ein thermoplastisches Polymer, das aufgrund seiner Festigkeit, Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit häufig in der Industrie eingesetzt wird. Es benötigt eine beheizte Druckplatte, um Verformungen während des Druckens zu vermeiden, und muss in einer belüfteten Umgebung gedruckt werden, da es bei hohen Temperaturen Dämpfe freisetzt. ABS ist schwerer zu drucken als PLA und erfordert möglicherweise eine höhere Drucktemperatur und -geschwindigkeit.

  3. PET (Polyethylenterephthalat) PET ist ein haltbares und starkes Polymer, das in der Regel für Getränkeflaschen verwendet wird. Es ist einfach zu drucken, hat eine hohe Schichthaftung und eine hohe Temperaturbeständigkeit, was es für Anwendungen mit höheren Temperaturen geeignet macht. PET benötigt eine beheizte Druckplatte, um Verformungen während des Druckens zu vermeiden.

  4. Nylon Nylon ist ein starkes, haltbares und flexibles Polymer, das für den 3D-Druck verwendet werden kann. Es hat eine hohe Schichthaftung und ist sehr widerstandsfähig gegenüber Abnutzung und Bruch. Nylon benötigt eine beheizte Druckplatte, um Verformungen während des Druckens zu vermeiden, und erfordert möglicherweise eine höhere Drucktemperatur und -geschwindigkeit.

  5. TPU (Thermoplastisches Polyurethan) TPU ist ein flexibles und dehnbares Polymer, das für den 3D-Druck von Objekten verwendet wird, die eine gewisse Flexibilität erfordern. Es hat eine geringere Härte als andere Polymere und ist daher ideal für Anwendungen, bei denen Elastizität und Flexibilität erforderlich sind. TPU benötigt keine beheizte Druckplatte und hat eine geringere Verformung als andere Filamente.

  6. PVA (Polyvinylalkohol) PVA ist ein wasserlösliches Polymer, das als Stützmaterial für komplexe Objekte oder solche mit Überhängen verwendet wird. Es wird gedruckt, indem es als Stützmaterial für das eigentliche Objekt verwendet wird und dann in Wasser aufgelöst wird, um das Objekt freizulegen. PVA benötigt keine beheizte Druckplatte.

 

      Weitere Materialien für den 3D Druck:

      Der 3D-Druck wird heute für viele verschiedene Materialien eingesetzt, darunter Kunststoffe, Metalle, Keramik, Glas und sogar Beton. Hier sind einige Informationen zu jeder dieser Materialien:

      1. Metall: Metalle wie Edelstahl, Titan und Aluminium können mit 3D-Druckern aus Metallpulver gedruckt werden. Dieser Prozess wird als selektives Laserschmelzen (SLM) oder elektromagnetisches Strahlschmelzen (EBM) bezeichnet und erzeugt hochwertige, robuste Metallteile. Diese Technologie wird in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Medizinindustrie häufig eingesetzt.
      2. Glas: Der 3D-Druck von Glas ist eine relativ neue Technologie, die auf der Verwendung von geschmolzenem Glas basiert, das Schicht für Schicht aufgetragen wird. Diese Methode erfordert sehr hohe Temperaturen und spezielle Druckbedingungen, aber es ist möglich, komplexe, filigrane Formen herzustellen, die nicht mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden können. Glas-3D-Druck wird oft in der Architektur und Design eingesetzt.
      3. Beton: Der 3D-Druck von Beton basiert auf der Verwendung von zementartigen Materialien, die durch Schichtung zu einer dreidimensionalen Form aufgebaut werden. Mit dieser Technologie können Gebäude, Möbel und andere große Gegenstände gedruckt werden, die aus Beton bestehen. Der 3D-Druck von Beton hat das Potenzial, den Bauprozess zu vereinfachen und zu beschleunigen.

      Jedes dieser Materialien erfordert spezielle 3D-Drucktechnologien und -prozesse, um hochwertige Ergebnisse zu erzielen. Mit der fortlaufenden Forschung und Entwicklung in der 3D-Drucktechnologie werden jedoch immer mehr Materialien in die Liste aufgenommen, die für den 3D-Druck verwendet werden können.

       

      Wieviel Strom benötigt ein 3D Drucker?

      Die Menge an Strom, die ein 3D-Drucker benötigt, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie beispielsweise der Größe des Druckers, der verwendeten Technologie, dem Material, das gedruckt wird, und der Druckgeschwindigkeit.

      In der Regel benötigt ein 3D-Drucker zwischen 100 und 500 Watt pro Stunde, wenn er aktiv druckt. Ein kleinerer Desktop-Drucker wird wahrscheinlich weniger Strom benötigen als ein größerer Industriedrucker. Es ist jedoch auch wichtig zu beachten, dass der Drucker im Standby-Modus weiterhin Strom verbraucht, obwohl dieser Verbrauch normalerweise geringer ist als beim aktiven Drucken.

      Es ist daher ratsam, die Stromkosten und den Stromverbrauch eines 3D-Druckers bei der Anschaffung und Nutzung zu berücksichtigen und gegebenenfalls auf energieeffiziente Modelle zu achten. Zudem kann man durch den Einsatz von Timer-Steckdosen oder anderen automatischen Schaltungen den Stromverbrauch von 3D-Druckern reduzieren, indem man sie nur während der tatsächlichen Druckzeit einschaltet.

       

      Welche Arten von 3D Druckern gibt es?

      Es gibt verschiedene Arten von 3D-Druckern. Hier sind einige der gebräuchlichsten Typen und eine kurze Beschreibung ihrer Funktionen:

      1. Fused Deposition Modeling (FDM): FDM ist der am häufigsten verwendete 3D-Drucktyp. Dieser Drucker extrudiert geschmolzenes Material durch eine Düse, um das Modell Schicht für Schicht aufzubauen. Das Material wird normalerweise in Form von Filamenten geliefert und kann aus Kunststoff, Metall, Holz oder anderen Materialien bestehen.

      2. Stereolithographie (SLA): Bei diesem Druckertyp wird ein flüssiger Kunststoff durch einen Laser ausgehärtet, um das Modell Schicht für Schicht aufzubauen. Der Drucker enthält eine Behälter mit flüssigem Harz und einen Spiegel, der den Laserstrahl fokussiert.

      3. Digital Light Processing (DLP): Dieser Drucker ähnelt dem SLA-Drucker, verwendet jedoch anstelle eines Lasers eine Lichtquelle, um das flüssige Harz auszuhärten.

      4. Selektives Lasersintern (SLS): SLS-Drucker verwenden eine Pulvermaterial-Technologie, bei der ein Laser ein Pulvermaterial (normalerweise Metall oder Kunststoff) aufschmilzt, um das Modell zu erstellen. Der Drucker enthält eine Kammer mit einem Pulverbett und einen Laser, der das Material schmilzt.

      5. Elektronenstrahl-Schmelzen (EBM): Dies ist ein ähnlicher Prozess wie SLS, verwendet jedoch Elektronenstrahlen, um das Material aufzuschmelzen. Diese Technologie wird hauptsächlich in der Industrie eingesetzt und kann aufgrund der hohen Kosten und der komplexen Prozesse teurer sein.

      6. Binder Jetting: Bei diesem Druckertyp wird ein Binder auf ein Pulverbett aufgetragen, um das Modell Schicht für Schicht zu erstellen. Der Binder verbindet das Material miteinander, um das Modell zu formen.

      Das sind einige der häufigsten Arten von 3D-Druckern, aber es gibt auch viele weitere Spezialtypen, die für bestimmte Anwendungen oder Materialien entwickelt wurden.

       

      Spezielle 3D Drucker:

      Hier sind einige Spezialtypen von 3D-Druckern und eine kurze Beschreibung ihrer Funktionen:

      1. PolyJet: PolyJet-Drucker verwenden eine ähnliche Technologie wie Tintenstrahldrucker. Der Drucker sprüht winzige Tropfen eines flüssigen Photopolymer auf eine Plattform, die dann von einer UV-Lichtquelle ausgehärtet werden. PolyJet-Drucker können verschiedene Materialien und Farben in einem einzigen Druckvorgang verarbeiten und eignen sich daher hervorragend für die Herstellung von Prototypen oder Modellen mit hoher Detailgenauigkeit.

      2. Continuous Liquid Interface Production (CLIP): CLIP-Drucker nutzen eine Kombination aus UV-Licht und Sauerstoff, um flüssiges Harz zu härtenden Modellen zu drucken. Der Drucker nutzt einen speziellen Tank mit flüssigem Harz, über dem ein Lichtstrahl in Form des zu druckenden Objekts projiziert wird. Der Druckprozess wird durch eine selektive Absorption von Sauerstoff an der Grenzfläche zwischen dem Harz und dem Druckbett gesteuert.

      3. Powder Bed Fusion (PBF): PBF-Drucker verwenden Laser- oder Elektronenstrahlen, um Metallpulver miteinander zu verschmelzen und das Modell Schicht für Schicht aufzubauen. Der Druckprozess findet in einer Kammer statt, in der das Material in Pulverform auf einem Druckbett aufgebracht wird. PBF-Drucker eignen sich hervorragend für die Herstellung von Metallteilen mit hoher Genauigkeit und Festigkeit.

      4. Bioprinting: Bioprinter verwenden lebende Zellen oder biologisches Material, um 3D-gedruckte Gewebe und Organe zu erzeugen. Der Drucker verwendet normalerweise eine Art von Hydrogel oder anderen Materialien, die biologisch abbaubar sind und sich im Körper auflösen können. Bioprinter haben das Potenzial, in der medizinischen Forschung und Transplantationsmedizin eine revolutionäre Rolle zu spielen.

      5. Food Printing: Food-Drucker verwenden essbare Materialien wie Schokolade, Teig oder sogar Kartoffelbrei, um Essenskreationen in 3D zu drucken. Diese Technologie eignet sich hervorragend für die Herstellung von Spezialgerichten oder zum Dekorieren von Desserts und Kuchen.

      6. Large Scale 3D Printing: Diese Art von 3D-Drucker ist speziell für die Herstellung von großen oder sogar lebensgroßen Objekten ausgelegt. Der Drucker verwendet eine große Plattform und einen starken Druckkopf, um große Teile in einem einzigen Druckvorgang zu erzeugen. Large Scale 3D-Drucker können für die Herstellung von Gebäuden, Möbeln oder anderen großformatigen Objekten verwendet werden.

      Das sind einige der Spezialtypen von 3D-Druckern, die für bestimmte Anwendungen oder Materialien entwickelt wurden.

       

      Beliebte 3D-Drucker für Zuhause im Heimgebrauch:

      Hier sind die 10 beliebtesten 3D-Drucker-Modelle und ihre Beschreibungen:

      1. Bambulab P1P: Der Bambulab P1P ist ein 3D-Drucker, der von der südkoreanischen Firma Bambulab entwickelt wurde. Es handelt sich um einen preiswerten 3D-Drucker, der sich besonders für Anfänger und Schulen eignet.

        Der Drucker verfügt über eine offene Bauweise und einen großen Bauraum von 200 x 200 x 200 mm, was ausreichend Platz für größere Objekte bietet. Er kann viele verschiedene Materialien verarbeiten, einschließlich PLA, ABS und PETG.

        Der Bambulab P1P ist mit einem automatischen Nivelliersystem ausgestattet, das eine einfache und präzise Einstellung des Druckbetts ermöglicht. Der Drucker verwendet auch eine spezielle V-Profil-Gleitschiene, die eine ruhige und stabile Bewegung des Druckkopfs gewährleistet.

        Der Drucker wird mit einer benutzerfreundlichen Software geliefert, die einfach zu bedienen ist. Sie bietet eine breite Palette an Funktionen und ermöglicht es, Modelle schnell und einfach zu slicen. Der Bambulab P1P verfügt auch über ein 3,5-Zoll-Farbdisplay, das es dem Benutzer ermöglicht, den Druckprozess zu überwachen und zu steuern.

        Zusammenfassend ist der Bambulab P1P ein zuverlässiger und einfach zu bedienender 3D-Drucker, der sich ideal für Einsteiger eignet. Er bietet eine gute Druckqualität und viele Funktionen zu einem erschwinglichen Preis.

      2. Prusa i3 MK3S+: Der Prusa i3 MK3S+ ist ein hochwertiger und zuverlässiger 3D-Drucker, der für seine hervorragende Druckqualität und seine einfache Bedienung bekannt ist. Der Drucker verfügt über automatische Kalibrierung und einen Filamentsensor, der den Druck pausiert, wenn das Filament ausgeht. Der Prusa i3 MK3S+ hat auch einen großen Bauraum und kann viele verschiedene Materialien verarbeiten.

      3. Creality Ender 3: Der Creality Ender 3 ist ein preiswerter 3D-Drucker, der sich ideal für Einsteiger eignet. Der Drucker hat ein robustes Metallgehäuse und kann viele verschiedene Materialien verarbeiten. Der Ender 3 ist einfach zu bedienen und bietet eine gute Druckqualität für seinen Preis.

      4. Ultimaker S5: Der Ultimaker S5 ist ein professioneller 3D-Drucker, der für seine hohe Geschwindigkeit und Druckqualität bekannt ist. Der Drucker hat einen großen Bauraum und kann viele verschiedene Materialien verarbeiten. Der S5 ist auch mit einer Kamera ausgestattet, die den Fortschritt des Drucks überwachen kann.

      5. Formlabs Form 3: Der Formlabs Form 3 ist ein SLA-Drucker, der für seine hohe Präzision und Druckqualität bekannt ist. Der Drucker verwendet eine Flüssigkeit, die durch UV-Licht ausgehärtet wird, um detaillierte Modelle zu erzeugen. Der Form 3 ist auch einfach zu bedienen und hat eine benutzerfreundliche Software.

      6. FlashForge Creator Pro: Der FlashForge Creator Pro ist ein zuverlässiger und einfach zu bedienender 3D-Drucker, der eine gute Druckqualität und eine hohe Präzision bietet. Der Drucker hat einen großen Bauraum und kann viele verschiedene Materialien verarbeiten. Der Creator Pro hat auch eine doppelte Extrusion, die es ermöglicht, mit mehreren Farben oder Materialien zu drucken.

      7. LulzBot TAZ 6: Der LulzBot TAZ 6 ist ein zuverlässiger 3D-Drucker, der für seine hohe Geschwindigkeit und Druckqualität bekannt ist. Der Drucker hat einen großen Bauraum und kann viele verschiedene Materialien verarbeiten. Der TAZ 6 ist auch mit einer automatischen Kalibrierung und einem Filament-Sensor ausgestattet.

      8. Anycubic Photon: Der Anycubic Photon ist ein preiswerter SLA-Drucker, der für seine hohe Präzision und Druckqualität bekannt ist. Der Drucker verwendet eine Flüssigkeit, die durch UV-Licht ausgehärtet wird, um detaillierte Modelle zu erzeugen. Der Photon hat auch eine benutzerfreundliche Software und einen Touchscreen für die einfache Bedienung.

      9. Monoprice Maker Select Plus: Der Monoprice Maker Select Plus ist ein preiswerter 3D-Drucker, der eine gute Druckqualität und eine hohe Präzision bietet. Der Drucker hat einen großen Bauraum und kann viele verschiedene Materialien verarbeiten. Der Maker Select Plus hat auch eine