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3D-Druckmethoden:

3D-Druckmethoden

3D-gedruckten Modelle können mit unterschiedlichen Methoden hergestellt werden. Dabei wenden jedoch alle Methoden ein gemeinsames Grundprinzip an, um aus einer Datei ein physisches Objekt zu erzeugen: Das virtuelle Objekt wird in dünne Schichten zerlegt, die jeweils aufeinander aufgebracht werden. Aus diesem Grund sind die Verfahren auch als „additive Fertigung“ bekannt. Während man mit den meisten Herstellungsmethoden Objekte aus einem festen Materialblock erzeugt, werden diese beim 3D-Druck aus geschichtetem Material aufgebaut. Die fertigen Objekte bestehen dann aus hunderten oder tausenden Schichten, die insgesamt auch die komplizierteste Formen beschreiben können.

Jede 3D-Druck-Methode hat ihre eigenen Stärken und Schwächen. Im Folgenden werden wir erklären, wie sie funktionieren und was ihre gebräuchlichsten Anwendungszwecke sind.


Selektives Lasersintern (SLS)
Kunststoffpulver wird mit einem Laser verschmolzen.

Düsenschmelz-Verfahren (FDM)
Das Baumaterial wird über eine Düse schichtweise aufgebracht.

Pulverklebeverfahren (3DP)
Pulver wird schichtweise verklebt.

Photopolymer-Verfahren (SLA)
Ein photoaktives Kunstharz wird schichtweise mittels UV-Licht ausgehärtet.

Metallguss
Flüssiges Metall wird in eine Form gegeben, die mittels Wachs-3D-Drucks erzeugt wurde.


Selektives Lasersintern (SLS)

Das Verfahren
Ausgangspunkt des Lasersinterverfahrens ist eine Schicht fein gemahlenes Pulver am Boden des Maschinen-Baumraums. Diese wird durch einen mechanischen Arm glattgestrichen. Danach beginnt ein computergesteuerter Laserstrahl das Pulver in bestimmten Bereichen aufzuschmelzen. Das verflüssigte Material bildet dabei zunächst ein Töpfchen, das zu einer Linie verlängert wird, wenn sich der Laser über die Oberfläche bewegt.

Die Bewegung des Lasers beschreibt dabei die Form einer einzelnen Schnittebene des 3D-Modells. Sobald das Verschmelzen einer Lage abgeschlossen ist, wird darüber eine neue Lage Pulver aufgebracht und der Laser beginnt, die nächste Ebene zu verschmelzen. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis das Objekt fertig hergestellt wurde. Das Modell kann dann aus dem Pulver entfernt werden. Die Struktur ist zu diesem Zeitpunkt bereits stabil und Oberflächen-Finishes oder Färbungen der Oberfläche können aufgebracht werden.

Lasersintern benötigt keine Stützstrukturen, da das Objekt durch das darunterliegende Pulver gehalten wird.

Material
Polyamid (PA12) ist das Standardmaterial für Lasersintern. Zusätzlich bieten wir lasergesintertes Alumide und TPU and.

Anwendungsbereiche:

  • Komplexe Modelle
  • Rundungen und abgerundete Objekte
  • Kunst und Schmuck
  • Gehäuse



Düsenschmelz-Verfahren (FDM)

Das Verfahren
Beim Düsenschmelzverfahren (fused deposition modeling, FDM) wird ein dünner Plastikdraht aufgeschmolzen und durch eine Düse auf das Druckbett aufgebracht. Die Düse bewegt sich dabei in X- und Y-Richtung und erzeugt eine sich rasch verfestigende Linie aus geschmolzenem Kunststoff. Die computergesteuerte Bewegung erzeugt damit eine komplette Schnittebene des betreffenden Modells. Anschließend wird die Düse einen kleinen Schritt nach oben bewegt und die nächste Schicht auf der vorigen aufgebracht. Dabei verschmelzen die beiden Schichten durch die Hitze der zweiten Schicht. In dieser Art wird das Objekt Schicht für Schicht entlang der Z-Achse aufgebaut. Um Gewicht zu sparen wird dabei das Innere der Modelle mit einer Netzstruktur unterschiedlicher Dicht gefüllt. Wir verwenden standardmäßig eine Füllrate von ca. 20%.

Das Düsenschmelzverfahren kommt auch bei den meisten der populären Heim-3D-Druckern zum Einsatz. Dabei hat es allerdings den Nachteil, dass das geschmolzene Plastik nicht ohne eine darunterliegende Basisstruktur aufgebracht werde kann, wodurch Überhänge mit mehr als 45 Grad nicht gebaut werden können.

Moderne, industrielle FDM-Maschinen können hingegen ein zweites Material zur selben Zeit aufbringen. Dieses dient als Unterstützungsstruktur, auf der das tatsächliche Druckmaterial aufgebracht wird. Die Unterstützungsstruktur kann später einfach entfernt werden. Mit Hilfe solcher Maschinen können auch komplexeste Formen realisiert werden.

Material
Wir bieten FDM-gedruckten ABS-Kunststoff an.

Anwendungsbereiche:

  • Technische Teile
  • Gehäuse



Pulverklebeverfahren (3DP)

Das Verfahren
Diese Methode lässt sich am ehesten mit konventionellem Tintenstrahl-Drucken vergleicht. Im Unterschied dazu wird jedoch ein Klebstoff auf eine Pulveroberfläche aufgetragen. Auf diese Weise wird eine komplette Schnittebene des Modells verfestigt bevor eine neue Lage Pulver aufgebracht wird. Diese Lage wird wiederum mit Klebstoff verfestigt und der Prozess solange wiederholt, bis das gesamte Modell aufgebaut ist. Danach kann das Objekt vorsichtig aus dem Pulver geholt werden. Es ist zu diesem Zeitpunkt noch sehr fragil und muss mit Epoxidharz oder Cyanacrylat infiltriert werden um seine maximale Stabilität zu erlangen. Im getrockneten und gehärteten Zustand ähnelt die Materialeigenschaft der von Gips oder Sandstein.

Das Pulverklebeverfahren funktioniert ohne Unterstützungsmaterial da das Objekt durch das umgebende Pulver gestützt wird.

Dieses 3D-Druckverfahren ist in der Lage in Vollfarbe zu drucken. Dazu werden dem Klebstoff kleine Mengen an Farbe beigemischt. Solche Modelle werden am ehesten für dekorative oder Lehrzwecke eingesetzt.

Material
In diesem Druckverfahren bieten wir verklebten Gips oder Acrylglas-Pulver an.

Anwendungsbereiche:

  • vielfarbiger Druck (in Gips)
  • Hohe Auflösungsdetails, z.B. für Buchstaben (Acrylglas-Pulver)



Photopolymer-Verfahren (SLA)

Das Verfahren
In diesem Herstellungsverfahren wird UV-Licht verwendet um ein flüssiges Kunstharz zu verfestigen. Das Licht wird dabei entweder durch einen Laserstrahl aufgebracht, der auf der Flüssigkeitsoberfläche ein Schnittebenenbild des 3D-Modells verfestigt, oder über einen DLP-Chip wie er bei digitalen Video-Projektoren zum Einsatz kommt in das Kunstharz gestrahlt. Das Licht kann dabei entweder von oben auf die Flüssigkeitsoberfläche oder von unten durch den Boden des transparenten Bassins gestrahlt werden. Sobald eine Schicht des Kunstharzes durch das UV-Licht ausgehärtet ist, wird das Modell entweder nach unten in das Bassin (falls das Licht von oben kommt) oder nach oben aus der Flüssigkeit (bei Lichteinfall von unten) gezogen. Dieser Prozess wird wiederholt bis das Modell fertig ist.

Typischerweise müssen bei dieser Methode zusätzliche Stützstrukturen eingebaut werden, die überhängenden Teilen Halt verleihen. Diese können später durch Herausbrechen oder –Schneiden entfernt werden.

Material
Kunstharz. Wir bieten transparentes Kunstharz an.

Anwendungsbereiche:

  • hochauflösende Figuren
  • feine Details



Metallguss

Das Verfahren
Das Metallguss-Verfahren kombiniert die neue Technologie des 3D-Drucks mit dem traditionellen „Verlorene-Form“-Gießen in einem zweistufigen Prozess. Zunächst wird zunächst das Objekt in einem wachsartigem Material 3D-gedruckt. Dabei kann das Photopolymer-Verfahren zum Einsatz kommen. Zusätzliche Einlassstutzen werden an das Modell angebracht, die später zum Auslassen des geschmolzenen Wachses sowie zum Einfüllen des flüssigen Metalls dienen. Das so vorbereitete Wachsmodell wird in eine Einbettmasse, etwa Gips getaucht, die eine harte, hitzebeständige Form ergibt. Durch Aufheizen wird das Wachs in der Form verflüssigt und kann durch die Einlassstutzen austreten, wodurch eine Hohlform entsteht. Im Anschluss kann das flüssige Metall durch die Einlassstutzen in die Form gegossen werden bis alle Hohlräume ausgefüllt sind. Nach dem Abkühlen wird die Form durch Aufbrechen entfernt, wodurch sich der Begriff der „verlorenen Form“ ergibt. Nachdem das Restmetall, das sich in den Einlassstutzen befand entfernt wurde, kann das Metallobjekt poliert werden, wodurch sich eine glatte Oberfläche ergibt.

Material
Sterling-Silber 925

Anwendungsbereiche:

  • Schmuck
  • Kunstobjekte
  • Leitende Teile

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