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Was ist 3D Druck?

Was ist 3D Druck?

Der 3D Druck wird in der Literatur zu den urformenden Fertigungsverfahren gezählt. Das heißt, dass hierbei aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt wird, welcher eine geometrisch definierte Form besitzt. Beim 3D Druck werden physische Objekte aus digitalen Dateien erzeugt. Diese “digitale Basis” lässt sich auf mehrere Arten generieren:

  • CAD-Modellierung
  • 3D-Scan
  • 3D-Modellierung

Die auf diese Weise entstandenen Daten können vom 3D Drucker nicht gelesen und 3D gedruckt werden. Dazu wird eine Software benötigt, die die geometrische Form in die Maschinensprache des 3D Druckers “übersetzt”. Diese Software nennt sich Slicer. Ein Slicer zerschneidet ein 3D Objekt in einzelne Scheiben und berechnet auf Basis vorgegebener Einstellungen den Verfahrweg des 3D Druckkopfs (Print Head).

Nun wird beim 3D-Druck durch das schichtweise Auftragen (deswegen sagt man auch additive Fertigung – es wird also was hinzugefügt) von Material aus der digitalen Datei ein fester Körper hergestellt. Das erfolgt je nach verwendeter Technologie unterschiedlich.

Welche 3D Druck Verfahren gibt es?

Vom bekannten Desktopdrucker, der Kunststoff schmilzt und auf ein Druckbett legt bis hin zu industriellen Druckern, die selektiv per Laser Pulver schmelzen, ist alles vorhanden. Die Druckdauer variiert hierbei auf Basis der Technologie, der Objektgröße, der Nachbearbeitung von einigen Minuten bis hin zu Tagen bei sehr großen Objekten, die mit einer sehr hohen Auflösung gedruckt werden.
Die zum Einsatz kommenden Materialien sind dabei ebenfalls von der jeweils gewählten Technologie abhängig. Von Kunststoff, über Metalle bis hin zu Material auf Gipsbasis ist alles vorhanden mit ihren jeweiligen Stärken und Schwächen. Nicht jeder Drucker kann jedes Material verarbeiten.

Die bekanntesten 3D-Druckverfahren sind unter anderem:

  • Fused Deposition Modeling (FDM)
  • Stereolithografie (SLA)
  • Selektives Laser Sintern (SLS – Selective Laser Sintering)
  • Pulver-Binder-Verfahren / Binder Jetting
  • Poly Jet/ Material Jetting
  • Selektives Laser Schmelzen (SLM – Selective Laser Melting)

(Eine ausführliche Definition der jeweiligen 3D-Druckverfahren bekommt ihr bald ebenfalls im Grundlagen-Bereich der Knowl3Dgebase)

Achtung: Der Begriff 3D Druck bezieht sich in Fachkreisen auf das Pulver-Binder-Verfahren, welches auch als Binder Jetting bekannt ist. Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich aber der Begriff 3D Druck als Synonym für den Oberbegriff “Additive Fertigungsverfahren” etabliert. Aus dem Grund nutzen wir hier den Begriff 3D-Druck ebenfalls als Oberbegriff. Das bereits erwähnte Verfahren Pulver-Binder-Verfahren bzw. Binder Jetting wird hier nicht mit dem Begriff 3D-Druck gleichgesetzt.

Wer war der Erfinder des 3D Drucks?

Wusstet ihr, dass es den 3D Druck bereits seit über 30 Jahren gibt?

“Wie bitte, was?”

Ja.
Ein Herr Namens Chuck W. Hull, Anfang der 80er Mitarbeiter eines Unternehmens, welches Möbel und Papier mit Kunststoffbeschichtungen versah, war der Erfinder des 3D-Drucks. Er kam auf die Idee, Schicht für Schicht Harz per UV-Licht aushärten zu lassen, um feste Körper zu erzeugen. Das war die Geburtsstunde der Stereolithographie. Die heute bekanntesten Desktopdrucker dieser Art sind die Drucker des Unternehmens FormLabs (bspw. der Form 1 und Form 2).

SLA-1, der erste 3D-Drucker

Ich bin dein Vater Form 1” – Das ist der erste 3D Drucker namens SLA-1. (Bildquelle: 3dhubs.com)

Wieso dauerte es so lange, bis wir von 3D Druck erfuhren?

Patente waren der Grund dafür, weshalb die Allgemeinheit die 3D Drucktechnologie nicht nutzen konnte. Jedoch lief im Jahr 2009 das Patent für das Fused Deposition Modeling (FDM) Verfahren aus, welches heutzutage als Sinnbild für 3D Druck gilt. Vor allem in den Medien wird fast immer nur dieses Verfahren gezeigt, wenn es um den 3D-Druck geht. Das Auslaufen des Patentes ermöglichte somit einen günstigen Start in die 3D Druckwelt.

Das bekannte RepRap Projekt trug dazu bei, indem es das Ziel verfolgte, eine Maschine zu bauen, die sich selbst replizieren kann. Unternehmen wie Ultimaker und MakerBot bildeten sich aus ehemaligen Makergruppen und so passierte es, dass Maschinen, die vor wenigen Jahren noch Hundertausende von Euro kosteten, nur noch für einen Bruchteil dessen zu erwerben waren. Der Endkundenmarkt für 3D Drucker war geboren.

Wie geht es weiter mit dem 3D Druck?

Jährlich werden schätzungsweise 300.000 3D Drucker im Endkundenmarkt verkauft. Wer den Markt etwas verfolgt, weiß, dass diese Zahl sich stetig vergrößert. 3D Hubs geht von einer Verdopplung dieser Zahl pro Jahr aus. Das ist schon eine Ansage. Um durch den Dschungel an verschiedenen Typen der 3D Drucker zu gehen, sind Blogs wie meins ja da.

Der Erfinder des 3D Drucks: Chuck W. Hull

So strahlt nur einer, der was bahnbrechendes erfunden hat: Chuck W. Hull, der Erfinder des 3D Drucks (Bildquelle: industryweek.com)

Was kosten 3D Drucker?

Eine pauschale Antwort auf diese Frage ist nicht möglich. Es hängt von den verschiedensten Faktoren ab, wie zum Beispiel vom eingesetzten 3D Druck Verfahren. Günstige FDM 3D Drucker Bausätze gibt es heutzutage bereits ab ca. 100€. Diese werden mit der Zeit auch besser, wobei zu untersuchen ist, ob die Brandgefahr bei diesen Geräten generell höher ist als bei teureren Varianten. Ein Ultimaker 3 kann inzwischen als Prosumer 3D Drucker bewertet werden. Diese werden ab ca. 3500€ gehandelt und bieten neben einer erhöhten Prozesssicherheit auch weitere Features wie den Support durch den Hersteller oder ihren Distributoren in Deutschland.

Stereolithografie 3D Drucker können im Preissegment ab 3600€ eher gefunden werden, wobei im benachbarten DLP Verfahren (Digital Light Processing) heutzutage erste 3D Drucker wie der Wanhao Duplicator 7 auch schon um die 500€ inkl. Versand aus China kosten und auch gute Ergebnisse liefern.

Weitere Informationen werden stetig eingebaut.

Wenn Fragen auftreten, einfach mal melden 😊

 

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Über den Autor:

Mein Name ist Sercan und ich möchte euch hier das Thema 3D-Druck näher bringen und aufzeigen, was man alles damit machen kann. Zudem werde ich euch mit wertvollen Tipps und Tricks sowie Anleitungen versorgen.

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