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3D Druck – kostengünstig und innovativ

3D - Drucker

© stokkete – stock.adobe.com

3D Druck hat ohne Zweifel zu einer echten Revolution in der Produktion geführt. Die Möglichkeiten dreidimensionale Funktionsprototypen, Ersatzteile und (meist) Klein-Serien direkt aus 3D-Daten herstellen zu können sind dabei so vielfältig, dass dabei auch ganz neue Einsatzzwecke und Endprodukte entstehen.

Die Möglichkeiten des 3D-Drucks sind ideal, um vorab verschiedene Modellvarianten kostengünstig testen zu können, bevor das beste Modell dann in die Großproduktion geht. Ebenso lassen sich nicht mehr existierende Ersatzteile mithilfe dieser Technik oftmals doch noch herstellen. Die Möglichkeit nicht mehr existierende, aber dringend benötigte Ersatzteile, per 3D-Druck doch noch bekommen zu können, spricht nicht nur Unternehmen an, sondern kann auch für Privatanwender eine große Hilfe sein.

3D – Druck bei professionellen Online-Anbieter

Prinzipiell ist der 3D-Druck mittlerweile auch für Privatanwender möglich, denn 3D-Drucker bekommt man mittlerweile zu bezahlbaren Preisen. Bei komplexeren Objekten, großen Stückzahlen und ganz besonders, wenn es um das Anfertigen von Bauteilen für den industriellen Einsatz geht, wird man aber dann doch den Weg zum professionellen 3D-Druck-Dienstleister mit entsprechend hochwertiger Hardware und vor allem Know-How gehen, wobei Online-Anbieter professionellen 3D-Druck zu durchaus erschwinglichen Preisen anbieten wie etwa bei 3D Druck Köln.

Man bekommt hier auch hilfreiche Tipps, wie typische Probleme und Fehler beim 3D-Druck behoben werden können und einiges mehr, was beim 3D-Druck zu beachten ist. Vor dem Druck ermöglichen Simulationsmodelle, eventuell noch gewünschte Änderungen vor dem eigentlichen Druck vorzunehmen.

Grundlage für 3D-Druck sind Software Modelle

Grundlage für den 3D-Druck sind Software-Modelle, welche in einem CAD-Programm definiert werden müssen, eine der Herausforderungen im Rahmen des 3D-Drucks. Als Hilfe gibt es hier aber auch diverse Plattformen mit Open-Source-Modellen und 3D-Druck-Dienstleister bieten oft auch Unterstützung, um aus bemaßten Skizzen virtuelle und druckbare 3D-Modelle zu erstellen.

Auf Basis der Software-Modelle und der dort beschriebenen Informationen werden dreidimensionale Objekte gedruckt. Es gibt verschiedene Verfahren, aber im Grundsatz wird beim Druckprozessor verflüssigtes Material oder Material in Pulverform wie Kunststoff, Keramik oder auch Metalle Schicht für Schicht aufgetragen.

Um ein 3D-Modell aufbauen zu können, wird dieses zunächst digital in einzelne 2-Dimensionale Layer geschnitten, was man auch als Slicing bezeichnet. Eine .STL-Datei enthält die Informationen zu den einzelnen 2D-Schichten. Ein 3D-Drucker druckt nun das gewünschte Objekt aus der Summe der einzelnen Schichten schrittweise zu einem 3D-Produkte. Bei 3D – Druck spricht man daher von einer additiven Fertigung. 3D – Druck gilt dabei als eine der Schlüsselindustrien von Industrie 4.0.

Es gibt mittlerweile verschiedene Verfahren, wie dieser Druckprozess erfolgen kann, mit individuellen Vorteilen und auch Nachteilen. Das gewählte Verfahren hat dabei auch einen Einfluss auf die Druckkosten.

Die wichtigsten 3D-Druck Verfahren im schnellen Überblick

3D-Druck mit Pulver (3DP)

Es gibt beim 3D-Druck mit Pulver verschiedene Verfahren. Das 3DP Verfahren etwas funktioniert ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker, nur dass hier ein flüssiges Bindemittel auf Pulver aufgetragen wird. Schicht für Schicht werden die Informationen jeder Schicht in Pulverform gezeichnet und die einzelnen Partikel miteinander verklebt. Vorteil des Verfahren ist, dass auch überhängende Strukturen gut erstellt werden können. Allerdings ist das Verfahren auch teurer.
Beim selektiven Laserschmelzen SLS wiederum wird das Pulver statt mit einem Bindemittel mit einem Laser verschmolzen. Vorteil ist hier, dass nicht nur Kunststoff, sondern auch Metalle und Keramik verarbeitet werden können. Zu guter Letzt gibt es auch noch ein Verfahren, bei denen das Pulver über einen Elektronenstrahl verschmolzen wird.

3D-Druck mit geschmolzenen Materialien

Ein Verfahren wie das Fused Deposition Modeling, kurz FDM, gilt im Moment als eine der günstigsten Möglichkeiten im Bereich 3D-Druck. Das Verfahren erinnert an eine Heißklebepistole, bei dem das Material sozusagen in Form geschmolzen wird. In der Regel wird ein Kunststoff wie PLA oder ABS geschmolzen, auch wenn dies nicht zwingend wäre.

Bei diesem Verfahren kommt es ganz besonders auf die Qualität des Druckers an wie dessen Bewegungspräzision und der Feinheit der Düsen. Vorteil des Verfahrens allgemein ist, dass es nicht nur als vergleichsweise günstig gilt, sondern dass auch farbige Objekte gedruckt werden können. Die Grundlage für dieses populäre 3D-Druck Prinzip ist das Open-Hardware Projekte RepRap.

3D-Druck mit flüssigen Materialien

Der 3D-Druck mit flüssigen Materialien ist quasi so etwas wie das Ur-Verfahren des 3D-Drucks. Hierbei werden die einzelnen Schichten mit einem Laser auf ein mit Photopolymer gefülltes Becken projiziert. Das Verfahren gilt als sehr präzise, ist aber auch etwas teurer.

Es gibt auch noch weitere Verfahren und ohnehin ist der 3D-Druck eine Technologie, die sich dynamisch und innovativ weiterentwickelt und sicher nicht am Ende ihres Entwicklungsprozesses angekommen ist.

Sogar 4D-Druck wäre möglich, wenn man die Zeitdimension, in der sich das Bauteil in seiner Funktion oder Geometrie ändert, hinzurechnet. Formgedächtnispolymere spielen unter anderem bei Sensoren oder mechanischen Aktoren eine wichtige Rolle.

Welches Verfahren für das eigene Projekt am besten geeignet ist, sollte man am besten mit einem erfahrenen 3D-Druck-Dienstleister abklären. Über jedes dieser Verfahren und Varianten sowie den eingesetzten Druckern und Materialien sowie nötiger Software könnte man sicher jeweils ein eigenes Buch schreiben.

3D Druck – vom kleinsten Bauteil bis zu komplexen Produkten

Die Technologie ermöglicht es, eine fast unendliche Anzahl von Objekten erstellen zu können. Ob kleinste Bauteile wie Sensoren oder komplexe Objekten für die Automobilbranche, den medizinischen Bereich bis hin zur Luft- und Raumfahrt. Prototypen oder Einzelbauteile on demand sind genauso möglich wie eine umfangreiche Serienfertigung.

Die Möglichkeiten des 3D-Drucks sprechen aber keineswegs nur existierende Unternehmen an. Sie kann auch Grundlage entstehender neue Geschäftskonzepte mit innovativen Ideen sein. Mithilfe des 3D-Drucks lassen sich Geschäftsideen testen und eventuell auch verwirklichen, die früher ohne hohe Investitionen in einen eigenen Maschinenpark ohne Weiteres nicht möglich gewesen wären. Dies gibt auch Raum für neue Unternehmen.

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