3D-Druck: Welche gängigen Verfahren gibt es?

Die Anfänge des 3D-Drucks gehen zurück in das Jahr 1981, wo das erste Verfahren entwickelt wurde. Es dauerte jedoch zwei weitere Jahre, bis dieses Verfahren auch endlich in der Praxis angewandt wurde.

Seit diesem Jahr wurden die Drucker samt den Verfahren stetig weiterentwickelt. Heute gibt es nicht nur erschwingliche 3D-Drucker, es gibt ebenfalls zahlreiche , die für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden können.

Verfahren mit Pulver

3D-Drucke mit Pulver gehören zu den modernsten Verfahren. Beim Auftragen von Pulver wird der Druck Schicht für Schicht aufgebaut. Das Pulver wird dann mittels flüssigem Klebstoff mit der vorherigen Schicht verbunden. Alternativ können mit dem Selective Laser Sinthering die einzelnen Pulverschichten mit der Hitze eines Lasers verschmolzen werden. Der Vorteil dieser Methode ist, dass neben Kunststoff auch andere Materialien in Pulverform wie Keramik oder Glas verwendet werden können. Zudem kann die Menge an Pulver für einen Druck exakt berechnet werden. Bei dieser Methode können auch Drucke mit einem komplexen Innenleben hergestellt werden. Werden Metalle in Pulverform verarbeitet, kommt häufig auch das Electron Beam Melting zum Einsatz. In diesem Fall wird das Metallpulver im Vakuum mit einem Elektronenstrahl verschmolzen.

Verfahren mit geschmolzenen Rohstoffen

Das Fused Filament Fabrication Verfahren gehört zu den häufigsten Verfahren und wird häufig auch bei Druckern, die dem Endkonsumenten angeboten werden, verwendet. Bei dieser Methode werden Materialien, die vorwiegend auf Kunststoffbasis sind, geschmolzen und anschließend schichtweise aufgetragen. Das Verfahren funktioniert ähnlich wie eine Heißklebepistole nur deutlich genauer. Der Nachteil bei dieser Methode ist, dass nicht alle Drucke immer exakt sind. Allerdings können mit diesem Verfahren auch andere verflüssigbare Rohstoffe verarbeitet werden. Dazu gehört beispielsweise Beton und auch konnten so versuchsweise bereits erstellt werden.

Verfahren mit flüssigen Ausgangsstoffen

Bei der letzten Gruppe an Verfahren steht das Ausgangsmaterial bereits in flüssiger Form zur Verfügung. Bei der sogenannten es sich um einen flüssigen Polymer, der in große Tanks, die an den Drucker angeschlossen sind, gefüllt wird. Der flüssige Kunststoff wird wiederum Schicht für Schicht aufgetragen. In diesem Fall wird jedoch nicht ein Druckkopf bewegt, sondern mit einem Laser wird die aktuelle Schicht auf ein Druckbett projiziert. Dieses Druckbett ist beweglich und wird immer um die Dicke des jeweiligen Layers nach unten gezogen. Der Nachteil dieser Methode ist, dass die Kosten für den Rohstoff etwas teurer sind und der Druck selbst durch die Belichtungszeit auch zusätzliche Kosten verursacht. Zudem ist es je nach Form oft notwendig die unteren Layer abzustützen. Der Vorteil ist, dass dem flüssigen Kunststoff auch andere Materialien wie Keramik beigemischt werden können. Das Druckverfahren ist wiederum gleich, allerdings kann durch einen anschließenden Brennprozess der Kunststoff heraus geschmolzen werden und die Keramikform bleibt übrig. Die Stereolithografie gilt auch als Urform des 3D-Druckes und kann mit sehr genauen Modellen punkten. In abgewandelter Form wird beim Digital Light Processing als Lichtquelle ein Projektor verwendet werden. Das Verfahren steht auch Open Source zur Verfügung und Bastler haben dafür schon gewöhnliche Beamer zur Beleuchtung verwendet. Eine weitere Variante, die vor allem die Erstellung sehr genauer Drucke ermöglicht, ist das Multi Jet Modeling. Dabei wird der flüssige Kunststoff mittels Druckkopf aufgetragen. Im Kopf integriert ist bereits eine Beleuchtungsquelle, wodurch der Kunststoff sofort ausgehärtet werden kann. Der Nachteil ist allerdings, dass bei dieser Variante der Druckkopf häufig gereinigt werden muss, da es passieren kann, dass der Kunststoff unmittelbar am Druckkopf versehentlich verfestigt wird. Als Material werden bei diesem Verfahren nur unterschiedliche flüssige Kunststoffe zur Verfügung.

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