Was ist ein 3D Drucker


3D-Drucker haben sich von einem Exoten zu einem Gebrauchsgegenstand entwickelt, der mittlerweile durchaus bezahlbar ist. Trotzdem sind sie in der Regel nichts für den normalen Anwender, der Word Excel oder PowerPoint und seinen Browser beherrscht. Schließlich druckt man in einem 3D Drucker dreidimensionale Gegenstände, die man vorher in einem CAD-Programm  entworfen hat. Das ist doch etwas anspruchsvoller.
Üblicherweise benutzt man z.B. die Arbeit Anderer im Bereich CAD und nutzt deren langjährige Erfahrung. So gab es schon vor dem Erscheinen der Apple Watch frei verfügbare Prototypen der Smartwatch Apple Watch zum Ausdrucken. Dazu musste man kostenfreie öffentlich verfügbare 3D-Dateien auf seinen Rechner laden und sich – bei Vorhandensein eines 3D-Printers – eine Art “Prototyp” der Apple Watch selbst ausdrucken. Eine weitere Entwicklung ist der 3D Doodler wobei mit einem Stift eine 3-dimensionale Zeichnung ohne Vorkenntnisse möglich ist. Mit dem 3D Doodler 2.0 sind also keine Kenntnisse im Umgang mit 3D-Programmen erfordert. ( Siehe auch: https://www.youtube.com/watch?v=emUlHFWcHck ). Dafür sollte man in der Lage sein, mit einem Stift umzugehen. Denn der 3D Doodler ist eine besondere Art von 3D-Drucker. Mit ihm zeichnet man seine Kunstwerke in 3D in die Luft statt auf Papier.

3D Drucker Bausatz

Wer keine Lust hat, viel Geld für ein Gerät auszugeben, was er vielleicht gar nicht benötigt, kann sich Dank 3D Drucker Bausatz mit dem nötigen Fachwissen und Selbstvertrauen auch selbst einen Low-Cost–3D-Drucker bauen. Dazu gibt es auch seriöse Empfehlungen und Literatur im Netz. Wir empfehlen an dieser Stelle den Original Prusa i3 Mk2 Bausatz.

Ein Beispiel : 3D-Drucker selber bauen. Mach’s einfach: Alles für den eigenen 3-D-Drucker: Sägen – Schrauben – Drucken. Schritt für Schritt, von Daniel Walter, Franzis Verlag

Was kann ein 3D Drucker

Generell sind 3D-Drucker sehr praktisch, um sich zum Beispiel Ersatzteile für Geräte auszudrucken, die nicht mehr im Handel erhältlich sind oder um ganz spezifische Probleme zu lösen. Natürlich lohnt sich das nur, wenn das entwickelte Teil kein Einzelstück bleiben soll.
Zur Entwicklung von Prototypen, die später in Serie gehen sollen, ist 3D-Printing ideal. Statt bei jedem Optimierungsversuch ein neues Modell von Hand anfertigen zu müssen, kann man die CAD-Datei in einer Version speichern, ändern und ausdrucken.

3D Drucker – Welches Material soll Ich nutzen

Vor der Anschaffung eines 3D-Druckers sollte man auch die Folgekosten bedenken. Das sogenannte Filament – Kunststofffäden auf Rollen – aus dem das Druckobjekt gefertigt wird, ist fast so wichtig wie der verwendete Drucker. Es ist in vielen Farben erhältlich und besteht im Allgemeinen entweder aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polyactide (PLA). Welches man verwenden will, hängt auch von der Art des Druckobjekts ab.
Generell kann man sagen, dass ABS etwas stabiler und hitzebeständiger ist, dafür lässt sich PLA leichter verarbeiten, ist schwerer entzündlich und gilt insgesamt als umweltfreundlicher. Besonders beim Verarbeiten von ABS Filament ensteht der typische Geruch nach verbranntem Plastik, man sollte während eines Drucks gut lüften. Die Herstellung von Filament unterliegt noch keiner Normung. Umso wichtiger ist es, darauf zu achten, qualitativ hochwertiges Filament eines renommierten Herstellers zu kaufen, ohne Weichmacher oder andere Zusätze, die möglicherweise gesundheitlich bedenklich sein können.
Einfache Qualitätsprüfung bezüglich PLA Filament: Teste mit dem „Bruch Test“, d.h. nehme ein Stück Spule (2cm links, 2cm rechts) in beide Hände (Daumen, Zeigefinger) und breche es ab. Wenn es gerade und gut bricht, ist das 3D Filament ziemlich gut, wohl kaum Feuchtigkeit, kaum Lufteinschlüsse.


Gib nicht auf – Nicht jeder 3D Druck gelingt

Zu Beginn muss man sicher mit Material, Drucktemperatur und Druckgeschwindigkeit experimentieren, bis man die optimalen Einstellungen für seine Kombination aus 3D-Drucker und Filament gefunden hat. Falls der Druck mal nichts geworden ist: Sortenreines Filament lässt sich recyclen und kann wieder verwendet werden.

Unsere Verarbeitungsempfehlung:

3D Drucker Material Glastemperatur Drucktemperatur Druckgeschwindigkeit Heizbett Temp.
ABS Filament ca. 100°C 215 – 250°C 40 – 80 mm/s 90 – 115°C
PA/ Nylon Filament 60 -75°C ca. 245°C 25 – 40 mm/s ca. 130°C
PC Filament ca. 120°C 275 – 285°C 20 – 25 mm/s ca. 115°C
PET Filament ca. 70°C ca. 210°C 25 – 80 mm/s
PLA Filament 45 – 65°C 190 – 220°C ab 20 mm/s 0 – 60 °C
PVA Filament 85°C 180 – 205°C wie PLA oder ABS wie PLA oder ABS

Die Tabelle wächst ständig. Wenn weitere Informationen fehlen, dann lassen Sie es uns wissen und wir fügen diese dann selbstverständlich hinzu.

Wie funktioniert ein 3D-Drucker überhaupt?

Das 3D-Druckverfahren ist ein sogenanntes additives, beziehungsweise generatives Druckverfahren. Es dient vorwiegend der schnellen und kostengünstigen Fertigung von Mustern und Modellen. Seit es sich auf dem Massenmarkt etabliert hat, wird es jedoch auch immer häufiger für Endprodukte eingesetzt. In der Regel werden schmelzbare Kunststoffe, aber längst auch andere Materialien mittels Hitze verflüssigt und Schicht für Schicht, bis zum fertigen Endprodukt aufgetragen. Den Ablauf dieser Auftragung regelt ein Computer, der mit einer speziellen Schnittstelle, in Form einer Software, mit dem Druckgerät kommuniziert und Anweisungen gibt.
Aktuell haben sich unterschiedliche Fertigungstechniken am Markt etabliert. Aufgrund der Marktrelevanz wird hier nur auf die aktuell wichtigste Technik eingegangen.

Fused Filament Fabrication

Bei dieser Technologie wird ein Filament, ein Faden oder Draht, der hauptsächlich aus Nylon, Polycarbonat oder anderen Kunststoffen besteht, langsam durch einen Heizblock geführt. Dadurch schmilzt das Kunststoff und kann – nun in flüssigem Zustand – in fast jeder erdenklichen Form aufgetragen werden. Bei der FFF-Technologie besteht eine große Ähnlichkeit zur sogenannten Fused Deposition Modeling Technik, welche nur aus patent- und namensschutzrechtlichen Gründen als andere Technik differenziert wird. Auch die anderen erwähnten Techniken sind – bis auf bestimmte Abweichungen – mit dem Fused Filament Fabrication-Druckverfahren vergleichbar.

Technische Eigenschaften des 3D Druckgerätes

Bevor man sich entscheidet einen 3D Drucker zu kaufen ist es günstig, sich über die technischen Gegebenheiten zu erkundigen. Die verschiedenen Geräte können jeweils nur in bestimmten Größen und Geschwindigkeiten drucken. Die Druckgeschwindigkeit hängt maßgeblich von der Schichtdicke, Schmelzgeschwindigkeit des verwendeten Materials und anderen Faktoren ab.

Zumindest die Schichtdicke ist bei den meisten Geräten definiert. So ist der Großteil der verfügbaren Modelle in der Lage Schichten bis zu 0,1 mm zu drucken. Nicht wenige Drucker erreichen gerade einmal Dicken von 0,02 oder 0,05 mm. Einige Spitzenmodelle erreichen sogar 0,2 oder 0,4 mm. Die Schmelz- und Verarbeitungsgeschwindigkeit muss je nach Material entsprechend beachtet werden.

Auch der Düsendurchmesser hat seinen Anteil an der Geschwindigkeit, in der ein Werkstück gefertigt werden kann. Ein großer Teil der Druckgeräte verfügt über Düsendurchmesser von 0,4 mm. Jeweils ähnlich viele Modelle weisen einen Durchmesser von 0,35 und 0,5 mm auf. Die Düse wird umgangssprachlich auch Nozzle genannt.

Die Druckgeschwindigkeiten sind breit gefächert. Sie liegen in Bereichen zwischen 14 und 300 mm in der Sekunde. Einige wenige Modelle erreichen sogar Spitzenwerte von bis zu 2000 mm in einer Sekunde.

Wie kommen die Daten in den 3D Drucker

Ein 3D-Drucker benötigt einen Computer, der die Daten in einer für ihn verständlichen Sprache überträgt. Dafür sind mehrere Dinge notwendig.

  • Grafik-/Designprogramm mit 3D-Druck-Schnittstelle
  • kompatibles Betriebssystem
  • passende Anschlussmöglichkeit an Drucker und PC

Die passende Anschlussmöglichkeit oder Schnittstelle ist essenziell, um dem Drucker seinen Arbeitsauftrag mitzuteilen. Dies kann auf unterschiedlichen Wegen funktionieren. In den meisten Fällen lassen sich Computer und 3D-Drucker per USB z.B. USB2.0 verbinden. Auch Bluetooth wird hin und wieder unterstützt. Beliebt sind außerdem die bekannten Netzwerkschnittstellen WLAN und Ethernet. Einige Druckgeräte können auch vorbereitete Dateien von einer SD-Karte lesen. Dafür ist am Druckgerät ein Kartenlesegerät verbaut.

Die beliebtesten und besten 3D Drucker

3D-Drucker sind leider nach wie vor meist sehr kostspielig. Auch wenn die Kosten seit den ersten Patenten in den 80ern massiv gesunken sind, erreichen sie durchaus Preise, für die auch ein gebrauchter Kleinwagen zu haben wäre. Namhafte Tester wie die Computerbild und Chip vergeben in jedem Jahr Bewertungen zu den neuesten Entwicklungen. Demnach sei die Qualität der Druckerzeugnisse hoch und das Design elegant. Negativ sind meist hierbei der hohe Preis und der starke Geruch beim Drucken

Unser Fazit zu 3D Druck

Nach wie vor und leider findet man 3D-Drucker eher in Firmen, die Modelle oder Einzelstücke produzieren. Auch wenn bereits erheblich günstiger als in den frühen Anfängen, ist die Anschaffung eines 3D-Druckers im privaten Bereich noch immer eher unwirtschaftlich. In den nächsten Jahren wird die Technik jedoch voraussichtlich immer mehr verfeinert, sodass die Preise sinken werden. In vielen Bereichen sollen diese Druckgeräte wahrhafte Revolutionen auslösen. Zum Beispiel wird der Einsatz für Medizin, Raumfahrt und andere wissenschaftliche Bereiche erforscht. Doch auch in der heimischen Industrie, wie der Autobaubranche und vielen anderen Bereichen, kann der 3D-Druck wahre Wunder bewirken. Vor allem in Hinsicht auf die fortschreitende Automation der Industrie, ist diese Druckart einer der größten Hoffnungsträger.

3D-Filament

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