3D-Druck - Was ist das?

Euch ist gerade die Waschmaschine kaputt gegangen oder ein anderes elektronisches Gerät? Heutzutage muss man da nicht gleich ein neues Gerät kaufen oder den Hersteller kontaktieren. Mittlerweile kann man nämlich das kaputte Teil auch zu Hause ausdrucken und selbst einsetzen. Das ist keine Zukunftsmusik mehr! 

 

Die Geschichte des 3D-Drucks 

Komplett neu ist 3D-Druck nicht, denn schon seit den 80er Jahren nutzen vor allem Flugzeug- und Automobilhersteller das Verfahren. Die dort verwendeten Drucker hatten jedoch enorme Ausmaße und waren unglaublich teuer.  Durch Firmen, wie Makerbot hat sich der Markt jedoch verändert. Jetzt wo die 3D-Drucker nicht mehr die Maße eines Kleinkraftwagens haben und nur noch ein Bruchteil so viel kosten, blüht der Markt auf. 

 

Um nun etwas mit diesen Geräten drucken zu können benötigt man von dem gewünschten Objekt eine Datei, die ein detailliertes 3D-Modell des Objektes beinhaltet. Um eine solche zu erstellen, muss man kein ausgebildeter Grafiker sein oder programmieren können. 

Selbst die Software gibt es als Open Source kostenlos im Internet.

 

Solltet ihr keine Zeit haben euch in SketchUp und co. einzuarbeiten gibt es sogar  Plattformen wie Thingiverse oder Shapeways auf denen Nutzer Ihre eigenen Modelle hochladen. (Wir bei Grubster zeigen euch auch regelmäßig spannende 3D-Modelle zum Nachmachen) 

 

Diese stehen euch dann zum Download zur Verfügung. 

Mittlerweile gibt es eine Vielzahl an kommerziellen 3D Druckern. Das sind keine Bausätze mehr für Technikfreaks sondern gebrauchsfertige Geräte. 

Vom MakerBot Replicator+ für etwa 2.699€ bis hin zum Markforged X5 für 53.599€ gibt es komplett funktionstüchtige Modelle für jeden Bedarf.

 

Wie funktionieren 3D-Drucker eigentlich? 

Es gibt verschiedene Vorgehensweisen mit denen 3D-Drucker die gewünschten Modelle herstellen.

 

 

 

Stereolithografie  Hierbei werden aus Kunstharz detaillierte Modelle mit glatter Oberfläche hergestellt. Das Kunstharz wird Schicht für Schicht (wobei eine Schicht nicht dicker als der Bruchteil eines Millimeters ist) in ein Becken gegossen und mit Hilfe eines UV-Lasers punktuell belichtet und ausgehärtet. Nach dem Belichten und Aushärten einer Schicht wird die nächste darauf gegossen, solange bis das Objekt fertig gedruckt wurde. Das restliche, noch flüssige Kunstharz, welches keine Verwendung findet ist zu instabil um das Objekt, das gerade hergestellt wird zu tragen, deshalb wird ein zweites sogenanntes Stützmaterial benötigt, welches später natürlich wieder entfernt wird.  

 

Lasersintern  Bei diesem Verfahren finden die Materialien Kunststoff und Metall Verwendung. Ein Schieber verteilt das Rohmaterial, welches hier in pulverform verwendet wird, wieder in Schichtform auf der Arbeitsplatte und ebenso wie bei der Stereolithografie wird mit einem UV-Laser punktuell das Material erhitzt und die Körnchen verschmelzen ineinander. Anders als bei der Stereolithografie allerdings ist das verbleibende Pulver stabil genug um als Stütze für das entstehende Modell zu dienen, es wird nach Beendigung des Prozesses einfach abgebürstet und kann wieder verwendet werden.  Modelle, die mit dieser Technik hergestellt werden haben oft eine raue Oberfläche sind aber wesentlich flexibler und stabiler als andere Modelle. 

 

3D-Druck  Der 3D-Druck ist eine Kreuzung aus Lasersintern und dem herkömmlichen 2D-Druck mit einem Tintenstrahldrucker. Ein Mehrfarb-Druckkopf verteilt farbige Tinte auf einer dünnen Schicht aus gipsähnlichem Pulver. Ein der Tinte beigemischtes Bindemittel lässt nur die bedruckte Stellen aushärten. Die fertigen Modelle werden abschließend in Kunstharz getaucht um eine glattere Oberfläche zu gewährleisten. Diese Technik kommt ebenfalls ohne Stützmaterial aus, jedoch ist das Material vergleichsweise schwer und spröde.

 

Fused Deposition Modeling  Geschmolzener Kunststoff, auch Filament genannt, wird aus einer Düse gedrückt, welche schichtweise die gewünscht Form 'zeichnet'. Der Kunststoff, der bei dieser Vorgehensweise Verwendung findet, ist der sogenannte ABS - Kunststoff. Für professionellere Vorgänge dieser Art gibt es Drucker die mit zwei Düsen gleichzeitig arbeiten, sodass auch Modelle mit Überhang möglich sind. Die einzelnen Schichten sind allerdings bis zu einem Viertelmillimeter dick, sodass diese bei den fertigen Objekten deutlich erkennbar sind.  

 

 

 

 

 

3D Technik in der Zukunft

Das alles mag für den ein oder anderen schon futuristisch genug klingen, einfach den Drucker anmachen und sich einen Flaschenöffner ausdrucken oder ein Uhrwerk oder sogar den Fußabdruck von Neil Armstrong, den er auf dem Mond hinterlassen hat. Doch die Forschung geht noch einige Schritte weiter. Die Firma Modern Meadow arbeitet an einem Konzept mit dem Fleisch und Leder gedruckt werden können, ohne dass dafür Tiere sterben müssen. Nicht nur für Leute die aus religiösen oder ethischen Gründen kein Fleisch essen eine Alternative, sondern auch zur verachteten Massentierhaltung. Hierbei werden lebende Zellen verwendet um Synthetikfleisch herzustellen. Auch das sind nicht nur Hirngespinste der Forscher, das erste Synthetikkotelett wurde bereits gedruckt, gekocht und verspeist. Die Prognose der Firma ist, dass in 5-6 Jahren synthetisch hergestelltes Leder und Fleisch aus dem Drucker im Handel erhältlich sein soll.  Doch nicht nur die Firma Modern Meadow gibt sich mit plastischen Modellausdrucken nicht zufrieden, auch die Medizin wittert hier eine große Chance. So wird zum Beispiel an einer Technik gearbeitet, mit der menschliche Zellen zu Gewebeteilen verarbeitet werden sollen, die in naher Zukunft für klinische Zwecke eingesetzt werden sollen. Diese Technik könnte die Medizin revolutionieren. 

 

Fakt ist: 3D-Druck ist hier, um zu bleiben. Daher ist es ratsam sich zumindest mit der Technik zu beschäftigen. 

In unserem Blog findet ihr viele Infos und 3D-Vorlagen zum Downloaden und selber ausprobieren.

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