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Was ist ein 3D-Drucker

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Ich möchte hier einen kurzen Einblick in die Technologie des 3D-Druckens geben.
Dabei beschränke ich mich ganz bewusst auf die sogenannte FDM bzw. FFF-Technologie, da dies die Geräte betrifft, die eigentlich für jedermann erschwinglich sind.

Einleitung
Oftmals, wenn ich mit Leuten in Kontakt komme und es zum Thema 3D-Drucker kommt muss ich feststellen, dass der Begriff 3D-Drucker zwar bekannt ist, sich viele Leute aber etwas völlig Falsches darunter vorstellen.

Die erste Klarstellung:
3D-Druck hat nichts mit Drucken von irgendwelchen Bildern oder Text auf Papier zu tun!
Auch nicht mit Grusskarten, die Glitzern!


Was macht ein 3D-Drucker?

Wie bereits Eingangs erwähnt druckt ein 3D-Drucker keine Tinte oder Toner auf ein Blatt Papier.
Vielmehr ist es mit einem 3D-Drucker möglich, nahezu beliebige Formen aus (meistens) Kunststoff selber herzustellen.
Wir nennen diese druckbaren Formen 'Modelle'.
Aber:

Wie kann das funktionieren?

Zuerst wird das zu druckende Objekt entweder gezeichnet oder mit einem speziellen 3D-Scanner eingescannt.
Aus diesen Daten wird eine STL-Datei erstellt.
STL ist ein Datenformat, das auch oft für die Steuerung von Werkzeugmaschinen (CNC-Maschinen) verwendet wird.


Das so erhaltene Zeichnung wird dann in ein spezielles Computerprogramm, einen sogenannten Slicer, gefüttert.
Dieser Slicer rechnet das Modell in einzelne, ganz schmale Scheiben um. Die Dicke der einzelnen Scheiben bezeichnen wir als Schichtdicke oder Auflösung.
Vergleichen lässt sich das etwa mit einem Computer-Tomogramm, bei welchem ja die zu untersuchenden Körperteile auch Schicht für Schicht aufgezeichnet werden.
Zur besseren Kennzeichnung wurden die Schichten in nebenstehendem Bild abwechslungsweise anders eingefärbt.
Der Slicer erzeugt eine sogenannte GCODE-Datei, welche die Steuerungsbefehle für den Drucker enthält.

Die GCODE-Datei wird nun von einem Steuerungsprogramm an den Drucker gesendet und zwar schön brav ein Befehl nach dem Anderen.

  • Befehle können zum Beispiel bedeuten:

  • Positioniere den Druckkopf an die Stelle 43.4 mm von links und 68 mm von vorne.

  • Schalte die Materialzufuhr ein.

  • Fahre mit dem Druckkopf an die Stelle 120.5 mm von links und 80 mm von vorne.

  • Schalte die Materialzufuhr aus.

  • Fahre mit der Druckplattform um 0.2 mm nach unten

  • und so weiter, und so fort


Man sieht, die einzelnen Befehle sind eigentlich ganz einfach aufbebaut.
Um nun so ein Modell zu drucken sind dann meistens etliche Tausend solcher Befehle in einer GCODE-Datei enthalten.

Der Drucker baut nun genau nach den Anweisungen in der GCODE-Datei das Modell Schicht für Schicht von unten nach oben auf.

Das bedeutet, dass die unterste Schicht (Scheibe) zuerst vollständig gedruckt wird. Dabei wird das dem Druckkopf zugeführte Material (Filament) im Druckkopf erhitzt bis es schmilzt und dann im flüssigen Zustand durch eine feine Düse (normalerweise zwischen 0.3 und 0.5 mm) auf das Druckbett gepresst. Beim Weiterfahren des Druckkopfs kühlt das Material sehr schnell ab und erhärtet sich.

Wenn die unterste Schicht fertig gedruckt ist senkt sich das Druckbett um die gewählte Schichtdicke ab und die zweite Schicht wird direkt auf die unterste Schicht gedruckt. Durch das Aufbringen des erhitzten Materials auf die darunter liegende Schicht wird diese wieder etwas angeschmolzen und das Material verbindet sich mit der direkt darunter liegenden Schicht. Es wird also sozusagen mit der unteren Schicht verschweisst.

Danach wird die 3. Schicht auf die 2. Schicht gedruckt und so weiter.

Dies geht so weiter, bis das gesamte Modell fertig gestellt ist.

Nach einer kurzen Abkühlphase kann das Modell dann vom Druckbett abgelöst werden.


Man spricht hier von einer sogenannten Additiven Fertigung, weil das Bauteil sozusagen aus dem Nichts durch Zufügen von mehr und mehr Material hergestellt wird.

Das Gegenteil davon ist die subtraktive Fertigung wie z.B. beim Bohren, Drehen oder Fräsen, wo das Bauteil dadurch entsteht, dass aus einem Block von Rohstoff das Bauteil durch Wegnahme von Material erstellt wird.

Was kostet das?

Ganz entgegen der landläufigen Meinung sind solche 3D-Drucker heute gar nicht mal mehr so teuer.

Ein einfaches, aber qualitativ sehr hochwertiges Gerät wie nebenstehend abgebildet, kann bereits für weniger als Fr. 1250.- gekauft werden.


Bausätze, die alles notwendige Material enthalten, um sich selber einen 3D-Drucker zusammenbauen zu können, sind sogar bereits deutlich unter Fr. 1'000.- zu haben!

Ein semiprofessioneller Drucker wie links abgebildet ist für weniger als Fr. 2500.- zu haben.

Dazwischen gibt es viele verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Fähigkeiten.

Auf jeden Fall sollte man sich vor dem Kauf in einem Fachgeschäft beraten lassen.
Wenn man den Drucker selbst dann auch im Fachgeschäft kauft hat man Gewähr, bei Fragen und Anfangs-Schwierigkeiten auch einen kompetenten Ansprechpartner zu haben, der einem mit Rat und Tat zur Seite steht.

Eine gute Idee ist auch, im Vorfeld einmal mit einem solchen Drucker selber zu experimentieren.
Dazu gibt es in den grösseren Städten sogenannte FabLab's.
Oder Sie besuchen uns in unserem 3D-Druckerzentrum.

Obwohl wir natürlich auch sehr gerne 3D-Drucker über unseren Online-Shop verkaufen empfehlen wir, das Gerät direkt im Geschäft abzuholen. Sie erhalten dabei auch eine kurze Einführung und ein paar hilfreiche Tipps für den Anfang.


Haben Sie nicht die Möglichkeit, Ihr Gerät selber abzuholen, dann hilft Ihnen vielleicht unser Leitfaden für Einsteiger.

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Infos unter info[at]bit-software.ch

 
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