3D-Druck - Wie funktioniert er?

3D-Drucker sind heute so weit entwickelt, dass sie vermehrt in der Fertigungstechnik eingesetzt werden. Perspektivisch werden wohl mehr und mehr 3D-Drucke erstellt werden, welche andere klassische Verfahren ersetzen. Sogar für den privaten Gebrauch gewinnt die Technologie an Popularität hinzu, weil die Preise auch für Endverbraucher attraktiv werden. Aber wie funktioniert das Drucken in 3D überhaupt?

Drei verschiedene Verfahren möglich

Es gibt inzwischen drei verschiedene Techniken, welche das Drucken von 3-dimensionalen Gegenständen ermöglichen. Diese unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich des verwendeten Ausgangsmaterials, sondern auch in der angewandten Technik zur Modellierung. Wie ein 3D-Druck erstellt wird, hängt vor allem davon ab, was gedruckt werden soll. Die Anforderung an Faktoren wie Festigkeit, Formbarkeit und Detailreichtum entscheiden letztlich über das Verfahren.

Grundsätzliches zum Ablauf eines 3D-Drucks

Als Vorlage für das Drucken in 3D dient, anders als beim Drucken eines Textes oder eines Bildes, eine 3D-Vorlage. Diese wird anhand eines Fotos mithilfe einer speziellen Software erstellt. Die CAD-Software ermöglicht das Anfertigen von virtuellen Modellen, welche das zu druckende Original vollkommen exakt wiedergeben. Die verwendeten Dateitypen werden mit STL, VRML und X3D abgekürzt und können von der zum 3D-Drucker gehörenden Software verarbeitet werden. Diese Vorlagen werden in den Drucker eingespeist, damit dieser den Druck aus schmelzbaren Materialien, aus Pulver oder aus speziellen Flüssigkeiten anfertigt. Es werden nach und nach sehr dünne Schichten des Materials aufgetragen, welche nach zahllosen Arbeitsschritten letztlich zum gewünschten Modell führen.

SLA - die älteste 3D-Drucktechnik

Bei der Stereolithographie (kurz: SLA) handelt es sich um die älteste der drei Techniken. Bereits in den 80er-Jahren wurde dieses Verfahren angewandt. Das Material zur Herstellung des Modells ist bei diesem Vorgehen das sogenannten Epoxidharz - ein flüssiges Mittel, das schnell aushärtet. Eine kleine Hebebühne wird in ein Becken mit Epoxidharz gestellt. Durch die dauernde Auf- und Abbewegung des Beckens entsteht das Modell. Ein integrierter Laser härtet jede einzelne Schicht des Drucks nach der Anfertigung vollständig aus. Das Modell wird Schicht für Schicht von unten nach oben aufgebaut.

Laser-Sintern: Drucken mithilfe von Pulver

Bei SLS-Verfahren wird spezielles Pulver zur Anfertigung des Modells genutzt. In der Regel handelt es sich bei dem Material um Polyamid-12-Pulver. Alternativ findet sogenannter Formsand Anwendung, welcher mit Kunststoff beschichtet wird. Bei diesem Verfahren werden zwei Becken nebeneinandergestellt. In einem befindet sich das Pulver, welches von einer Walze über die Hebebühne des benachbarten Beckens gerollt wird. Ein Laser sintert das Pulver, das sich in der Folge verbindet und anschließend aushärtet. Die Walzen tragen eine Schicht nach der anderen auf und der Laser härtet jede einzelne Schicht aus. Auch bei diesem Verfahren wird das Modell von unten nach oben aufgebaut. Der große Vorteil des Laser-Sinterns: Es können viele verschiedene Materialien verwendet werden und es sind keine Stützen notwendig.

Fused Deposition Modeling - die Technik für Endnutzer

Die FDM-Technik ist das Verfahren, welches wohl am häufigsten zum Einsatz kommt - auch in privaten Haushalten. Hier werden Materialien wie PVA, PET und Nylon verwendet. Diese Stoffe verflüssigen sich bei Hitze und lassen sich anschließend leicht verformen. Sie werden innerhalb einer Düse erhitzt und danach in Schichten aufgetragen. Wenn das flüssige Material auf der entsprechenden Stelle aufgebracht wurde, härtet es aus, indem die Flüssigkeit von alleine auskühlt. Falls das Modell nicht vollständig aushärtet, so müssen spezielle Konstruktionen zum Stützen des Modells angebracht werden. Ohne diese Konstruktionen könnte der Druck in sich zusammenfallen oder die gewünschte Form verlieren.

Foto: Pixabay

© Schwäbische Post 25.09.2018 14:40
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