Wie funktioniert der 3D-Druck?

Stellen Sie sich eine robotergesteuerte Heißklebepistole vor, bei der Kunststoff anstelle von Klebstoff verwendet wird, und Sie haben die Grundlagen eines 3D-Druckers. Kunststoffstränge werden einem Druckkopf zugeführt, der erhitzt wird, um das Material zu schmelzen. Der Druckkopf bewegt sich sehr präzise in drei Dimensionen und lässt Kunststoffreihen auf das Druckbett fallen - den Tisch, auf dem er druckt. Der Drucker tut dies immer wieder und baut Plastikschichten auf, bis er ein 3D-Teil bildet.

Alles beginnt mit 3D-Modellen

Jedes auf einem 3D-Drucker gedruckte Objekt beginnt mit einem 3D-Modell. Diese werden normalerweise in einem CAD-Programm erstellt, das für die Bearbeitung von realen 3D-Modellen wie TinkerCAD, Fusion360 oder Sketchup entwickelt wurde. Dies unterscheidet sich ein wenig davon, wie 3D-Modelle für Filme oder Spiele erstellt werden könnten, obwohl Sie durchaus sehr detaillierte Zahlen aus herkömmlichen 3D-Modellen erstellen können.

Ein Vorteil eines 3D-Druckers ist, dass er nahezu alles drucken kann. Einige Modelle sind so komplex, dass sie mit herkömmlichen Fertigungstechniken wie Formen oder CNC-Fräsen unmöglich hergestellt werden können, und 3D-Drucker haben hier einen offensichtlichen Vorsprung. Sie werden jedoch nicht nur zur Herstellung ausgefallener geometrischer Formen verwendet, da es für Forschungs- und Entwicklungsabteilungen einer großen Fabrik in der Regel wesentlich billiger ist, ein einzelnes Modell aus Kunststoff zu drucken, statt die gesamte Fabrik auf das eigentliche Bauteil aufzurüsten. Dies wird als Prototyping bezeichnet. Es handelt sich um einen groben Entwurf, mit dem die endgültige Kopie getestet werden kann, ohne wertvolle Zeit und Material zu verschwenden.

Schneiden des Modells für den Druck

Da ein Drucker nicht versteht, wie ein komplexes 3D-Netz in ein gedrucktes Modell umgewandelt wird, muss das 3D-Modell in Informationen dekodiert werden, die der Drucker verstehen kann. Dieser Vorgang wird als Slicing bezeichnet, da Scans jeder Ebene des Modells durchgeführt werden und dem Drucker mitgeteilt wird, wie der Druckkopf bewegt werden muss, um nacheinander jede Ebene zu erstellen. Es wird mit Hilfe eines Slicer ausgeführt, einem Programm, das all dies für Sie erledigt, wie CraftWare oder Astroprint.

Der Slicer übernimmt die „Füllung“ des Modells und erstellt eine Gitterstruktur in einem Volumenmodell, um ihm zusätzliche Stabilität zu verleihen. Dies ist ein Bereich, in dem 3D-Drucker glänzen - sie können sehr starke Materialien mit sehr geringen Dichten bedrucken, indem sie Lufttaschen strategisch im Inneren des Modells erzeugen und es wesentlich leichter machen.

Eine andere Sache, die der Slicer behandelt, ist die Unterstützung von Spalten. Da der Drucker Kunststoff nicht in Luft aufbringen kann, müssen Stützsäulen erstellt werden, damit der Drucker die Lücke überbrücken kann. Diese sind entfernbar, werden jedoch beim Drucken verwendet, um sicherzustellen, dass sie nicht zusammenfallen.

Sobald der Slicer fertig ist, sendet er die Daten an den 3D-Drucker, um den Druckvorgang zu starten.

Lange warten

Sobald der Drucker startet, bemerken Sie das Hauptproblem beim 3D-Drucken heute: Er ist unglaublich langsam. Während ein 2D-Drucker ein ganzes Buch in wenigen Minuten drucken kann, dauert es bei den meisten 3D-Drucken mehrere Stunden, wenn nicht gar Tage, bis der Druckvorgang abgeschlossen ist. Und wenn Sie die Einstellungen durcheinander gebracht, den Slicer falsch konfiguriert oder nur ein bisschen gestoßen haben, könnten Sie den gesamten Druck verlieren.

Es gibt einige schnellere Technologien, die in der Branche für Aufsehen sorgen, wie zum Beispiel der Carbon M1, bei dem Laser in ein Flüssigkeitsbett geschossen werden und der Druck herausgezogen wird, was den Prozess erheblich beschleunigt. Diese Drucker sind jedoch um ein Vielfaches komplizierter, viel teurer und arbeiten bisher nur mit Kunststoff.

Also sollte ich einen 3D-Drucker kaufen?

Wenn Sie kein Interesse an dem Entwerfen und Drucken von Teilen haben, werden Sie Ihren langweiligen 2D-Drucker sicherlich nicht bald ersetzen.

Die meisten Verbraucher kaufen Drucker in der Regel in Kunststoff, obwohl in der Industrie exotische (und teure) Drucker eingesetzt werden, die nahezu alles drucken können. Es gibt sogar einen 3D-Drucker, der künstliches Fleisch drucken kann. Die Technologie bewegt sich sehr schnell und hat erhebliche Auswirkungen auf viele Branchen. Sicher werden Sie eines Tages Gourmetgerichte von einem essbaren Lebensmitteldrucker aus drucken können, aber bis dahin bleibt es ein Hobby- und Industriegerät.

Bei ständig sinkenden Preisen kann dies jedoch ein lustiges Hobby sein - vor allem, wenn Sie alles bauen, wo kleine Plastikmodelle verwendet werden.

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