Der Begriff 3D-Druck umfasst mehrere Fertigungstechnologien, mit denen Teile Schicht für Schicht aufgebaut werden. Sie unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie Kunststoff- und Metallteile bilden, und können sich in Materialauswahl, Oberflächenbeschaffenheit, Haltbarkeit sowie Herstellungsgeschwindigkeit und -kosten unterscheiden.

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Es gibt verschiedene Arten des 3D-Drucks, darunter:

Fused Deposition Modeling (FDM)

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Die FDM-Technologie ist derzeit die beliebteste 3D-Drucktechnologie und wird sowohl in erschwinglichen 3D-Druckern als auch in 3D-Stiften verwendet.

Diese Technologie wurde ursprünglich von Scott Crump von Stratasys entwickelt und implementiert, der in den 1980er Jahren gegründet wurde. Andere 3D-Druckunternehmen haben ähnliche Technologien eingeführt, jedoch unter unterschiedlichen Namen. Ein bekannter Hersteller, MakerBot, prägte eine praktisch identische Technologie und nannte sie Fused Filament Fabrication (FFF).

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Mit Hilfe von FDM können Sie nicht nur betriebsbereite Prototypen drucken, sondern auch gebrauchsfertige Produkte wie Lego, Kunststoffzahnräder und vieles mehr.

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Das Besondere an dieser Technologie ist, dass alle mit FDM bedruckten Komponenten aus hochleistungsfähigem Thermoplast in technischer Qualität bestehen können, was für Mechaniker und Hersteller von großem Vorteil ist.

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FDM ist die einzige 3D-Drucktechnologie, bei der Thermoplaste in Produktionsqualität verwendet werden. Daher weisen gedruckte Artikel hervorragende mechanische, thermische und chemische Eigenschaften auf.

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3D-Drucker, die die FDM-Technologie verwenden, konstruieren Objekte Schicht für Schicht von unten nach oben, indem sie thermoplastische Filamente erhitzen und extrudieren. Der gesamte Prozess ähnelt der Stereolithographie. Spezielle Programme oder Slicer "schneiden" CAD-Modelle in Schichten und berechnen die Art und Weise, wie der Extruder des Druckers jede Schicht zusammensetzt.

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Zusätzlich zu Thermoplast kann ein Drucker auch Trägermaterialien extrudieren. Anschließend erwärmt der Drucker den Thermoplasten bis zu seinem Schmelzpunkt und extrudiert ihn durch die Düse auf einem Druckbett, das Sie möglicherweise als Bauplattform oder Schreibtisch kennen, nach einem vorgegebenen Muster, das vom 3D-Modell und der Slicer-Software festgelegt wird.

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Die Slicer-Software, die auf dem mit dem 3D-Drucker verbundenen Computer ausgeführt wird, übersetzt die Messungen eines Objekts in X-, Y- und Z-Koordinaten und steuert die Düse und das Fundament, während des Druckens der berechneten Route zu folgen.

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Wenn sich die dünne Kunststoffschicht an die darunter liegende Schicht bindet, schmilzt sie und härtet aus. Wenn die Schicht fertig ist, wird die Basis abgesenkt, um das Drucken der nächsten Schicht aufzunehmen. Dies wird in den Schritten 1 bis 5 im folgenden Diagramm gezeigt.

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Die Druckzeit hängt von der Größe und Komplexität Ihres Modells ab.

Kleine Objekte können relativ schnell fertiggestellt werden, während größere, kompliziertere Teile mehr Zeit benötigen.

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Im Vergleich zu SLA hat FDM eine langsamere Druckgeschwindigkeit.

Die Gesamtdruckzeit hängt von der Größe und Komplexität Ihres Modells ab.

Kleine Objekte können relativ schnell fertiggestellt werden, während größere, kompliziertere Teile mehr Zeit benötigen.

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Wenn der Druckvorgang abgeschlossen ist, können Trägermaterialien leicht entfernt werden, indem entweder ein Gegenstand in eine Waschmittel- und Wasserlösung gegeben wird oder das Trägermaterial von Hand abgezogen wird.

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Nylon wird typischerweise als Trägermaterial verwendet und kann in Aceton gelöst werden. Lesen Sie mehr über diesen Prozess in unserem Artikel über die verschiedenen Arten von 3D-Druckerfilamenten.

Dann können Objekte auch danach gestrichen, plattiert oder sogar gehämmert werden.

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Die FDM-Technologie ist heute weit verbreitet und wird in Branchen wie Automobilherstellern, Lebensmittelherstellern und Spielzeugherstellern eingesetzt.

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FDM wird für die Entwicklung neuer Produkte, das Prototyping und sogar für die Herstellung von Endprodukten verwendet. Diese Technologie gilt als einfach zu bedienen und umweltfreundlich. Durch die Verwendung dieser 3D-Druckmethode wurde es möglich, Objekte mit komplexen Geometrien und Hohlräumen zu konstruieren.

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Wir können mit FDM-Druckern viele verschiedene Arten von Thermoplasten verwenden. Die gebräuchlichsten davon sind ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polymilchsäure) -Kunststoff.

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Zusätzlich gibt es verschiedene Arten von Trägermaterialien wie wasserlösliches Wachs oder PPSF (Polyphenylsulfon).

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Mit dieser Technologie bedruckte Teile weisen eine hervorragende mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit auf, sodass Sie gedruckte Modelle als funktionale Prototypen verwenden können.

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FDM ist weit verbreitet für die Produktion von Endverbraucherwaren. Wir beziehen uns speziell auf kleine, detaillierte Komponenten und technische Fertigungswerkzeuge. Einige Thermoplaste (wie PLA, das nicht toxisch ist) können sogar in Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen verwendet werden, was FDM zu einer bevorzugten 3D-Druckmethode im medizinischen Bereich macht .

Stereolithographie (SLA)

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SLA ist eine 3D-Druckmethode, mit der Sie Ihre Projekte ausführen können, bei denen Elemente in 3D gedruckt werden. Obwohl dieser Prozess der früheste in der Geschichte des 3D-Drucks ist , befindet er sich noch in der aktuellen Zeit.

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Die Idee und Anwendung dieser Methode sind erstaunlich. Egal, ob Sie ein Maschinenbauingenieur sind, der bestätigen möchte, ob das Teil zu Ihrem Design passt, oder eine kreative Person, die einen Kunststoffprototyp für ein neues Projekt drucken möchte, Stereolithography kann Ihre 3D-Modelle wirklich zum Leben erwecken.

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SLA-Druckmaschinen funktionieren nicht wie normale Desktop-Drucker, die eine gewisse Menge Tinte auf die Oberfläche extrudieren. SLA 3D-Drucker arbeiten mit einem Überschuss an flüssigem Kunststoff, der nach einer Weile aushärtet und sich zu einem festen Gegenstand formt.

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Mit Stereolithographie-3D-Druckern gedruckte Teile haben normalerweise glatte Oberflächen, ihre Qualität hängt jedoch von der Qualität des verwendeten SLA-Druckers ab.

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Nachdem der Kunststoff ausgehärtet ist, fällt eine Stufe des Druckers einen Bruchteil eines Millimeters in den Tank und der Laser bildet eine weitere Schicht, bis der Druck abgeschlossen ist. Nachdem die Schichten gedruckt wurden, muss der Gegenstand mit einem Lösungsmittel gespült und dann in einen UV-Ofen gegeben werden, um die Verarbeitung abzuschließen.

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Die zum Drucken eines Objekts erforderliche Zeit hängt von der Größe des verwendeten SLA-3D-Druckers ab. Kleine Gegenstände können innerhalb von 6-8 Stunden mit einem einfachen 3D-Drucker für Kinder gedruckt werden, während große 3D-Drucke mehrere Meter in drei Dimensionen sein können und die Druckzeit bis zu mehreren Tagen betragen kann.

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Digitale Lichtverarbeitung (DLP)

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DLP ist ein weiterer 3D-Druckprozess, der der Stereolithographie sehr ähnlich ist. Die DLP-Technologie wurde 1987 von Larry Hornbeck von Texas Instruments hergestellt und wurde bekannt für ihre Verwendung bei der Herstellung von Projektoren.

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Es werden digitale Mikrospiegel verwendet, die auf einem Halbleiterchip angeordnet sind. Die Technologie findet sich in Mobiltelefonen, Filmprojektoren und natürlich im 3D-Druck.

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Sowohl DLP als auch SLA funktionieren mit Photopolymeren. Der Unterschied zwischen SLA- und DLP-Technologie besteht jedoch darin, dass DLA eine zusätzliche Beleuchtungsquelle benötigt.

3D-Druckamateure verwenden häufig traditionellere Lichtquellen wie Bogenlampen für den DLP-Druck.

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Das andere wichtige Teil des DLP-Puzzles ist ein LCD-Panel (Liquid Crystal Display), das während eines einzelnen Durchlaufs des DLP-Verfahrens auf die gesamte Oberfläche der 3D-Druckschicht aufgebracht wird. Die zum Drucken verwendete Substanz ist ein flüssiges Kunststoffharz, das in einen transparenten Harzbehälter eingelegt ist.

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Das Harz härtet schnell aus, wenn es vielen Photonen oder einfach gesagt hellem Licht ausgesetzt wird.

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Die Druckgeschwindigkeit für DLP ist der Kicker. Mit dieser Art von Drucker kann in wenigen Sekunden eine Schicht aus gehärtetem Material hergestellt werden. Nachdem die Ebene fertig ist, wird sie übertragen und der Druck der nächsten Ebene wird gestartet.

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