Kategorien
E-Business

3D-Drucker

Wie ihr Name schon sagt, können 3D-Drucker dreidimensionale Objekte aus einer Vielzahl von Materialien herstellen.

Sie sind auf dem Vormarsch und sind bei Einzelhändlern wie Conrad, MediaMarkt und Saturn zu finden, und du kannst zahlreiche 3D-Drucker und deren Zubehör auf Amazon.de und in anderen Online-Shops kaufen.

Obwohl sie immer noch hauptsächlich in Werkstätten, Designstudios, Schulen, Gemeindezentren und in den Händen von Hobbybastlern zu finden sind, werden 3D-Drucker zunehmend auf Werkbänken, in Aufenthaltsräumen und Küchen eingesetzt.

Was ist 3D-Druck?

Im Grunde genommen ist der 3D-Druck ein Herstellungsprozess, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um ein dreidimensionales Objekt zu formen.

Dies wird als additiver Prozess bezeichnet, da das Objekt von Grund auf neu aufgebaut wird, im Gegensatz zu subtraktiven Prozessen, bei denen das Material geschnitten, gebohrt, gefräst oder bearbeitet wird.

Obwohl 3D-Drucker eine Vielzahl von Materialien und Techniken verwenden, haben sie die Fähigkeit gemeinsam, digitale Dateien mit dreidimensionalen Daten – ob mit einem CAD- oder CAM-Programm oder einem 3D-Scanner erstellt – in physische Objekte zu verwandeln.

Ist denn 3D-Druck überhaupt ein Druckverfahren, also im klassischen Sinne?

Ja, 3D-Druck kann als Druck bezeichnet werden, allerdings nicht so, wie er traditionell definiert wurde.

Die relevanten Definitionen, wie wir sie aus dem Duden oder anderen Wörterbüchern kennen, von “Drucken” konzentrieren sich auf die Herstellung von Drucksachen, Publikationen oder Fotografien und das Herstellen mittels Druck (die Anwendung von Druck).

Beide Definitionen passen nicht wirklich zum 3D-Druck, da eben kein Druck ausgeübt wird und nichts “aufgedruckt” wird.

Aber aus technologischer Sicht ist der 3D-Druck eine Weiterentwicklung des traditionellen Druckens, bei dem eine Materialschicht (normalerweise Tinte) aufgetragen wird.

Normalerweise ist sie so dünn, dass es keine spürbare Höhe gibt.

Beim 3D-Druck wird diese Höhe durch das Auftragen von mehreren Schichten stark vergrößert.

Es würde also Sinn machen, die Definition des Druckens zu erweitern, um die Herstellung von dreidimensionalen Objekten auf diese Art und Weise einzuschließen.

Wie funktioniert 3D-Druck?

Ähnlich wie traditionelle Drucker verwenden 3D-Drucker eine Vielzahl von Technologien.

Die bekannteste ist das Fused Deposition Modeling (FDM), auch bekannt als Fused Filament Fabrication (FFF).

Dabei wird ein Filament – bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymilchsäure (PLA) oder einem anderen Thermoplast – geschmolzen und schichtweise durch eine beheizte Extrusionsdüse aufgetragen.

Die ersten 3D-Drucker, die Mitte der 1990er Jahre von Stratasys mit Hilfe von IBM auf den Markt kamen, nutzten FDM (ein von Stratasys geschützter Begriff), wie auch die meisten 3D-Drucker, die sich an Verbraucher, Bastler und Schulen richten.

Eine weitere Technologie, die im 3D-Druck verwendet wird, ist die Stereolithographie.

Dabei wird ein UV-Laser in eine Wanne mit ultraviolett-empfindlichem Photopolymer gestrahlt und zeichnet das zu erstellende Objekt auf dessen Oberfläche.

Das Polymer verfestigt sich überall dort, wo der Strahl es berührt, und der Strahl “druckt” das Objekt Schicht für Schicht gemäß den Anweisungen in der CAD- oder CAM-Datei, mit der er arbeitet.

Eine Variante davon ist der 3D-Druck mit einem digitalen Lichtprojektor (DLP).

Bei dieser Methode wird ein flüssiges Polymer mit Licht aus einem digitalen Lichtprojektor bestrahlt.

Dadurch härtet das Polymer Schicht für Schicht aus, bis das Objekt gebaut ist, und das restliche flüssige Polymer wird abgelassen.

Multi-Jet Modeling ist ein tintenstrahlähnliches 3D-Drucksystem, das ein farbiges, klebstoffähnliches Bindemittel auf aufeinanderfolgende Pulverschichten sprüht, wo das Objekt geformt werden soll.

Dies ist eine der schnellsten Methoden und eine der wenigen, die den Mehrfarbendruck unterstützt.

Abhängig von der Technik können 3D-Drucker eine Vielzahl von Materialien verwenden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Metalle (darunter Edelstahl, Lot, Aluminium und Titan), Kunststoffe und Polymere (einschließlich Verbundstoffe, die Kunststoffe mit Metallen, Holz und anderen Materialien kombinieren), Keramik, Gips, Glas und sogar Lebensmittel wie Käse, Zuckerguss und Schokolade!

Wer hat den 3D-Druck erfunden?

Der erste 3D-Drucker, der die Stereolithographie-Technik nutzte, wurde von Charles W. Hull Mitte der 1980er Jahre entwickelt.

Die Stereolithographie war traditionell eine teure kommerzielle Technik, mit Maschinen, die fünf- oder sogar sechsstellig waren, aber in den letzten Jahren gab es professionelle Stereolithographie-Drucker, die nur ein paar Tausend Dollar kosteten, sowie Systeme für Endverbraucher, die deutlich unter einem Tausender lagen.

Über Charles W. Hull

1986 gründete Hull 3D Systems, ein Unternehmen, das heute 3D-Drucker verkauft, die eine Vielzahl von Technologien nutzen.

Sie reichen von Einsteiger-Kits bis hin zu fortschrittlichen kommerziellen Systemen, und 3D Systems bietet auch On-Demand-Teile-Services an, hauptsächlich für Geschäftskunden.

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks?

Mit dem 3D-Druck haben Designer die Möglichkeit, Konzepte schnell in 3D-Modelle oder Prototypen zu verwandeln (auch bekannt als “Rapid Prototyping”) und schnelle Designänderungen durchzuführen.

Hersteller können Produkte nach Bedarf und nicht in großen Auflagen produzieren, was die Lagerhaltung verbessert und den Platzbedarf reduziert.

Menschen an abgelegenen Orten können Objekte herstellen, die sonst für sie unzugänglich wären.

Aus praktischer Sicht kann der 3D-Druck im Vergleich zu subtraktiven Techniken Geld und Material sparen, da sehr wenig Rohmaterial verschwendet wird.

Und er verspricht, die Art der Herstellung zu verändern, indem er es den Verbrauchern ermöglicht, Dateien herunterzuladen, um selbst komplexe 3D-Objekte – wie zum Beispiel elektronische Geräte – in ihren eigenen vier Wänden zu drucken.

Was können 3D-Drucker herstellen?

Designer nutzen 3D-Drucker, um schnell Produktmodelle und Prototypen zu erstellen, aber sie werden zunehmend auch für die Herstellung von Endprodukten verwendet.

Zu den Produkten, die mit 3D-Druckern hergestellt werden, gehören Schuhdesigns, Möbel, Wachsabgüsse für die Schmuckherstellung, Werkzeuge, Stative, Geschenk- und Scherzartikel und Spielzeug.

Die Automobil- und Luftfahrtindustrie nutzt 3D-Drucker, um Teile herzustellen.

Künstler können Skulpturen erstellen und Architekten können Modelle ihrer Projekte anfertigen.

Archäologen nutzen 3D-Drucker, um Modelle von zerbrechlichen Artefakten zu rekonstruieren.

Ebenso können Paläontologen und ihre Studenten Dinosaurierskelette und andere Fossilien duplizieren.

Ärzte und Medizintechniker können den 3D-Druck nutzen, um Prothesen, Hörgeräte, künstliche Zähne und Knochentransplantate herzustellen, sowie Modelle von Organen, Tumoren und anderen inneren Körperstrukturen aus CT-Scans zur Vorbereitung von Operationen zu replizieren.

Auch 3D-Drucker, die Schichten von Zellen auftragen können, um künstliche Organe (wie Nieren und Blutgefäße) zu schaffen, sind bereits in der Entwicklungsphase.

Bei der gedruckten Elektronik handelt es sich um eine Reihe von Druckmethoden, die es ermöglichen, elektronische Geräte oder Schaltkreise auf flexible Materialien wie Etiketten, Stoffe und Pappe zu drucken, indem elektronische oder optische Tinten aufgetragen werden.

Sie ermöglicht eine sehr kostengünstige Herstellung von Geräten mit geringer Leistung.

Gedruckte Elektronik wird zunehmend mit dem 3D-Druck kombiniert, was den Druck von schichtweisen Schaltkreisen oder Geräten ermöglicht.

Ein natürlicher Auswuchs dieser potenten Kombination ist, dass du eines Tages in der Lage sein wirst, Gadgets nach 3D Plänen auszudrucken, anstatt sie zu kaufen.

Die Zubereitung von Lebensmitteln ist eine weitere Möglichkeit, wie 3D-Drucker eingesetzt werden können.

Was sind 3D-Druckdienste?

Du musst nicht unbedingt einen 3D-Drucker besitzen, um von einem zu profitieren.

Viele 3D-Druckdienste drucken Geschenke und andere kleine Gegenstände auf Bestellung auf ihren eigenen 3D-Druckern und versenden sie dann an den Kunden.

Die Kunden können entweder ihre eigenen 3D-Objektdateien einreichen oder Gegenstände, die meist von anderen Nutzern des Dienstes entworfen wurden, aus einem Online-Katalog auswählen.

Aber 3D-Druckdienste sind nicht mehr nur die Domäne von Spezialisten.

Große Unternehmen wie UPS haben 3D-Druckdienste eingeführt, und einige traditionelle Druckereien haben den 3D-Druck auf Abruf in ihr Repertoire aufgenommen.

Wo kann ich einen 3D-Drucker bekommen?

Die meisten 3D-Druckerhersteller verkaufen ihre Produkte direkt online.

Viele Retailer führen sie mittlerweile, darunter reine Online-Unternehmen wie Amazon.com und andere, die auch Ladengeschäfte haben, wie Conrad, Saturn oder Media Markt.

Welche Software benötige ich für den 3D-Druck?

Fast alle 3D-Drucker akzeptieren Dateien im so genannten STL-Format (benannt nach Stereolithographie).

Diese Art von Dateien kann mit fast jeder CAD-Software erstellt werden, von teuren kommerziellen Paketen wie AutoCAD bis hin zu kostenlosen oder Open-Source-Produkten wie Google SketchUp und Blender.

Für diejenigen, die keine Lust haben, ihre eigenen 3D-Dateien zu erstellen, bieten 3D-Objektdatenbanken zahlreiche 3D-Objektdateien, die heruntergeladen und ausgedruckt werden können.

3D-Druck Software

Die meisten 3D-Drucker werden mit einer Software-Suite geliefert, die entweder auf CD geliefert wird oder zum Download zur Verfügung steht und alles enthält, was du zum Drucken brauchst.

Die Suiten bieten in der Regel ein Programm zur Steuerung des Druckers und einen Slicer, der in Vorbereitung auf den Druck die Objektdatei in Schichten formatiert, basierend auf der gewählten Auflösung und anderen Faktoren.

Einige Suiten beinhalten ein Programm, das die Objektdatei “heilt”, indem es Probleme korrigiert, die den reibungslosen Druck beeinträchtigen könnten.

Die Programme sind aus der RepRap Open-Source-Bewegung hervorgegangen, aus der sich der hobbymäßige 3D-Druck entwickelt hat.

Bei einigen Druckern kannst du die einzelnen Komponentenprogramme auswählen, die du herunterladen möchtest, anstatt mit dem zu arbeiten, was in der Suite angeboten wird.

Was hält die Zukunft für den 3D-Druck bereit?

Es gibt eine Vielzahl von 3D-Druckern für Privatpersonen und kleine Unternehmen, aber sie werden immer noch oft als exotische und ziemlich teure Geräte angesehen.

Erwarte, dass sich das in den nächsten Jahren ändern wird, wenn 3D-Drucker in den Haushalten alltäglicher werden – auf Werkbänken, in Studios, in Heimbüros und sogar in der Küche zu finden sind.

Du wirst sie vielleicht nicht in jedem Haushalt finden, aber sie werden für die Menschen, die sie haben, unverzichtbar werden.

Die meisten Gegenstände, die mit 3D-Druckern hergestellt werden, haben ein homogenes Innenleben, aber wir werden immer komplexere Kreationen sehen, die verschiedene Materialien und Verbundstoffe kombinieren, sowie druckbare Elektronik.

Wenn du heute die Batterieabdeckung deiner TV-Fernbedienung verlierst, ist es mit den heutigen 3D-Druckern möglich, eine Ersatzabdeckung zu drucken.

Wenn du morgen deine Fernbedienung verlierst, kannst du vielleicht eine ganz neue Fernbedienung drucken.

Astronauten benutzen 3D-Drucker

Astronauten können nicht einfach zum Baumarkt fahren, wenn sie ein Ventil oder ein Widget austauschen müssen, aber ein 3D-Drucker könnte es bei Bedarf herstellen.

Genauso werden wir 3D-Drucker in antarktischen Basen und anderen abgelegenen Orten auf der Erde sehen, wo die Leute nicht sechs Monate auf den nächsten Nachschub warten können, um wichtige Teile oder Werkzeuge zu ersetzen.

In den letzten Jahren haben wir eine Explosion in der Vielfalt und den Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druckern erlebt.

Es ist vergleichbar mit dem Stand der Computertechnik um 1980.

Obwohl es einfach genug ist, einige der Bereiche zu sehen, in die sich das Feld des 3D-Drucks verzweigen wird, sind andere jenseits unserer Möglichkeiten vorherzusagen, genauso wie sich 1980 niemand vorstellen konnte, was aus dem Personal Computer werden würde.

Es ist möglich, dass der 3D-Druck nicht den gleichen Einfluss wie der PC auf das alltägliche Leben der Verbraucher haben wird, aber er hat das Potenzial, die Produktion zu revolutionieren und, was vielleicht noch wichtiger ist, sie in die Hände der normalen Verbraucher zu bringen.

Eines ist jedoch sicher: Der 3D-Druck wird kommen und bleiben.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

19 − 14 =