3D Druckverfahren, kurze Beschreibung
3D-Drucken, irgendwie unfassbar, aber Näheres will ich Euch in dem Blogbeitrag kurz schildern. Grundsätzlich gilt, das alle nur mit Wasser kochen, man kann vieles in Erfahrung bringen. In unserem 3D-Druckbereich erfahrt ihr vorher etwas über das Thema 3D-Drucken. Es ist wichtig, kurz einmal das Thema durchzulesen, sonst versteht man in den Blogeinträgen nur noch Bahnhof.
Dazu noch eine ganz kurze Übersicht der Verfahren, wie 3D-Körper, die im Rechner in einem CAD-System entstanden sind, einfach aus einem Material “ausgedruckt” werden können. Wir reden an dieser Stelle nicht von spanenden Verfahren, z. B. Fräsen oder Schneiden, sondern über die Verfahren, die Schicht für Schicht einen Körper aus einem losen oder flüssigen Stoff aufbauen.
Verfahren 1. Lasersinterverfahren (in der Industrie weit verbreitet): Man braucht dazu einfach eine X- und Y‑Achse, (Vergleich mit einem Koordinatensystem). Auf diesen 2 Achsen/Schienen bewegt sich physisch ein Laser und beschreibt eine Fläche. Die Fläche kann aber auch durch sich bewegende Umlenkspiegel belichtet werden. Zusätzlich, um ein 3D-Modell zu erzeugen, braucht man auch noch eine Z‑Achse. Die drei Achsen bilden einen 3‑dimensionalen Raum. Der Laser bewegt sich nur in der XY-Fläche und belichtet ein ebene Fläche, auf die ein Metall‑, Wachs- Keramik oder Kunststoffpulver gestreut ist. Die Z‑Achse bewegt diese Fläche immer weiter nach unten, jedesmal üblicherweise um 0,1 mm. Der Laser belichtet vom 3D-Modell immer nur eine Fläche, Stufe für Stufe und verbackt, also sintert durch Hitze dieses Pulver pro Ebene. Eine Art Scheibenwischer streicht pro Fläche immer wieder eine 0,1mm dicke Pulverschicht über das XY-Bett. So entsteht ein echtes, greifbares Teil.
Verfahren 2. Stereolitographieverfahren (ziemlich teuer, aber hoch präzise): Auch hier wieder: Man braucht dazu einfach eine X- und Y‑Achse, (Vergleich mit einem Koordinatensystem). Auf diesen 2 Achsen bewegt sich ein Laser und beschreibt eine Fläche. Zusätzlich, um ein 3D-Modell zu erzeugen, braucht man auch noch eine Z‑Achse. Jetzt wird von unten mit Laser eine Ebene scharf gestellt (fokusiert) und diese belichtet einen UV-härtenden Kunststoff. Ähnlich, wie die fotoempfindliche Schicht beim Siebdruck: strahlt eine starke UV-Quelle (in dem Fall der Laser) drauf, so härtet das Material an den belichteten Stellen aus. Da von unten belichtet wird, zieht man das gehärtete Objekt Stück für Stück, meist um 0,1mm über die Y‑Achse und einem Schrittmotor aus dem UV-empfindlichen, flüssigen Kunststoff, die nicht belichtet wurde, heraus. Das Verfahren ist sehr wartungsarm, jedoch ist der Kunststoff nicht wirklich billig, aber super präzise.
Verfahren 3. Extrusionsverfahren. Das Verfahren ist supergünstig, jedoch nicht ganz so präzise. Es funktioniert ebenfalls wieder mit den 3‑Achsen, spritzt aber, vergleichbar mit einer Heisklebepistole, “Würstchen für Würstchen” an geschmolzenen Kunststoff an- und übereinander und baut somit einen Körper auf. Es ist ein sehr günstiges Verfahren, da der Kunststoff sehr billig zu haben ist. Auf dem Bild zu sehen eine REPRAP-Maschine, die Christine und ich (Michael) uns in Mönchengladbach angeschaut haben:
Auf dem Bild seht Ihr eine Maschine, die aus Baumarktteilen, einigen Conrad-Komponenten und selbst ausgedruckten Teilen aufgebaut ist. Die große, schwarze Spule ist der thermoplastische Kunststoff (Kunststoff, der bei Hitze formbar wird). Eine solche Spule mit etwa 3 kg Material kostet ca 30 Eur und es gibt in sie wirklich in allen Farben.
Zugegeben: laßt Eucht nicht abschrecken durch die vielen Kabel und dem Gerippe, das Teil funktioniert wirklich gut und kostet als Komplettbausatz um die 800 Eur. Es gibt natürlich auch noch eine Variante in einem Gehäuse, aber mehr dazu im nächsten Eintrag.