3D-Drucker

Moderne Geräte zur Herstellung dreidimensionaler Objekte

Der 3D-Druck ist eine Technik zur additiven Fertigung mechanischer Details . Bis vor kurzem wurde es nur zur Herstellung von Prototypenelementen für Passformtests und ästhetische Beurteilungen verwendet. Dank der Fortschritte in der Materialtechnologie und der 3D-Drucksystemtechnik ermöglichen sie derzeit jedoch die Herstellung von Elementen für den realen Gebrauch . All dies führte zu einer Erhöhung der Auflösung von 3D-Druckern und einer Verbesserung der Qualität der gefertigten Teile – vor allem ihrer strukturellen Festigkeit und mechanischen Widerstandsfähigkeit. Dank der verbesserten Effizienz von 3D-Druckern ist es heute wirtschaftlich gerechtfertigt, diese Technologie für die Produktion in Kleinserien einzusetzen und dort beispielsweise den Kunststoffspritzguss zu ersetzen. 3D-Drucker – Der Preis für diese Art von Produkten sinkt allmählich und heute ist es sogar möglich, einen 3D-Drucker für Hobbyzwecke zu kaufen.

Geschichte des 3D-Drucks – Die Anfänge des 3D-Druckers

Die Anfänge additiver Fertigungsverfahren reichen bis in die Wende der 1970er und 1980er Jahre zurück . 1974 schlug David E. H. Jones die Idee vor, dreidimensionale Elemente zu drucken. 1981 wurden die ersten beiden 3D-Druckverfahren entwickelt , bei denen die Fotohärtung spezieller Polymere zum Einsatz kam. Drei Jahre später wurde ein stereolithografisches Verfahren entwickelt, bei dem zwei UV-Laser zur Polymerisation des Harzes eingesetzt werden. Damals wurde das STL-Dateiformat geboren, das bis heute klassischerweise mit 3D-Drucksystemen in Verbindung gebracht wird. Im Jahr 1988 patentierte S. Scott Crump die Technologie zur Herstellung von Gegenständen aus geschmolzenem Kunststoff, der mit Hilfe eines speziellen Extruders (FDM) zugeführt wird . Diese Technologie wird immer noch von den meisten 3D-Druckern verwendet – insbesondere von Hobby- und Verbrauchermodellen. 1992 kam der erste Drucker dieser Art auf den Markt. Bis 2009 war Stratasys ein Monopolist auf diesem Markt, doch nach Ablauf des Patents für die FDM-Technologie erschienen viele Konkurrenten auf dem Markt.

FFM/FDM-Drucker – Aufbau und Funktionsweise

Die FDM-Technologie (auch FFM genannt) ist eine Lösung, die eine Endlosfaser aus thermoplastischem Material – das sogenannte – nutzt Filament . Es wird von einer großen Spule durch einen beweglichen, beheizten Kopf gespeist. Der Druckkopf wird computergesteuert bewegt, um die gedruckte Form zu definieren. Typischerweise bewegt es sich in zwei Dimensionen, um eine Schicht aufzutragen; Anschließend wird der Kopf leicht vertikal bewegt, um mit dem Auftragen einer neuen Schicht zu beginnen. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Materials im Extruderkopf ist steuerbar, wodurch Sie sogar den Produktionsprozess stoppen und in einer anderen Zone des Geräts starten können, wodurch Sie komplexe Geometrien herstellen können. FDM-Drucker bieten derzeit eine recht hohe Auflösung, eine hohe Wiederholgenauigkeit und niedrige Betriebs- und Anschaffungskosten des Geräts selbst.

3D-Druck – Photopolymerisationsdrucker

In Systemen, die flüssige, fotohärtbare Materialien verwenden, wird das Objekt aus Materialschichten aufgebaut, die mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden. Der Artikel wird in einem speziellen Bottich hergestellt, in dem die Basis in der Z-Achse motorisiert ist. Die Lichtquelle ist ein Ultraviolettlaser (oder zwei, im Fall der Stereolithographie), ein Infrarotlaser (im Fall eines Multiphotonenverfahrens). ), Diodenscanner usw. – beleuchtet die oberste Schicht der Flüssigkeit und bewirkt eine Photopolymerisation des darin enthaltenen Materials. Dann wird das gedruckte Element abgesenkt und der optische Härtungsprozess des Polymers wird für die nächste Schicht wiederholt. Optische Systeme bieten eine hervorragende Auflösung, die Kosten für diesen Gerätetyp und seine Verbrauchsmaterialien sind jedoch recht hoch.