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3D-Drucken

Definition 3D Druck
Mittlerweile gibt es einige Technologien welche alle mit dem Namen 3D Druck bezeichnet werden. Grundsätzlich werden aber bei allen Verfahren 3D Gegenstände durch flüssige oder pulverförmige Materialien aufgebaut. Bevor ein Gegenstand gedruckt werden kann, muss dieser in digitaler Form vorliegen. Man kann dies entweder von Grund auf konstruieren oder den Gegenstand mit 3D Scanner einlesen und anpassen.

Technologien – 3D Drucktypen
Grundsätzlich entscheiden die Qualität des Endproduktes sowie das Material über das geeignete Druckverfahren. Es können Kunststoffe, Keramik, Metall bis hin zu Lebensmittel gedruckt werden. Die Schwierigkeit besteht darin, das gegebene Material aus einer Standardform wie Fülldraht oder Granulat zu einer ganz neuen Form zu ändern ohne Qualitätsverluste zu erhalten.

FDM – Drucker
Eines der heutigen Standardverfahren im 3D Druck ist das sogenannte Fused Deposition Modeling (auch bekannt als FDM oder FFF). Bei diesem Verfahren wird der Druckrohstoff (z.B. Kunststoff) erhitz. Die Drucktemperatur ist sehr knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials. Zu vergleichen ist das Verfahren auch mit einer Heissleimpistole, bei der in Form eines Stabes das Druckmaterial zugeführt und abgeschmolzen wird. Das Material kühlt ab und wird hart.

Die daraus entstehenden dünnen Materialfäden werden in Dicken von 0.05 – 0.5mm auf den jeweiligen Gegenstand angepasst. Je feiner die Struktur desto höher die Druckzeit.
Beispiele der Schichtdicken eines 15mm breiten Teils:

XYZPrinting Davinci 1.0 Pro
Der Davinci 1.0 Pro zeichnet sich mit seinem Bowden Extruder aus. Dadurch ist der Druckkopf viel leichter und kann präziser Drucken. Er hat ein Bauvolumen von 200x200x200mm

Mingda - Glitar 6S
Der Glitar 6S ist durch seine sehr stabile Bauform und den neuartigen Linearachsen extrem präzise. Mit seiner extremen Druckgeschwindigkeit von bis zu 150mm/s ist das Bauteil noch schneller fertig. Besonders bemerkenswert ist der grosse Bauraum von 300x300x600mm mit welchem er momentan einer der grössten FDM-Drucker auf dem Markt ist.

 
 
 

Schichtdicke 0.4mm (Grob)

Schichtdicke 0.3mm (Standard)

Schichtdicke 0.2mm (Standard)

Schichtdicke 0.1mm (Fein)

Der Aufbau des Gegenstandes
Das erhitzte Druckmaterial (wie oben beschrieben) wird nun auf eine Plattform gedruckt. Der Druckkopf (auch Extruder genannt) bewegt sich in den X und Y Achsen und druckt so ein 2D Teil auf die Plattform. Diese Plattform gibt dem Teil die dritte Dimension indem sich diese nach jeder Schicht absenkt.

Sehen Sie im Video ein Beispiel dieser Bewegungen im Zeitraffer.

Füllung des Gegenstandes
Je nach Anwendungsgebiet des Gegenstandes ist die Füllung entscheidend. Für ein Dekoratives Teil ohne weitere Belastung reicht eine 10% Füllung aus. Bei einem Winkel mit hoher Belastung muss das Teil sicher 70-90% Gefüllt sein. Je mehr Füllung desto höher die Druckzeit.

Hohl (0-15%)

Mittel (20-50%)

Voll (60-90%)

Prozess
Wie bereits oben erwähnt muss ein Gegenstand vor dem Druck digitalisiert werden. Wenn ein 3D-Modell digitalisiert ist, kann diese als feste Datei (.STL) exportiert werden. Die Datei wird durch die Slicingsoftware in die effektiven Bahnen aufgeteilt. Diese Bahnen werden in ein G-Code File gespeichert und geben die genauen XYZ Werte für die Motoren sowie die restlichen Befehle zur Abarbeitung des Models an die Steuerung ab.

 
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