Was Sie über 3D-Drucker wissen sollten
3D-Drucker sind mittlerweile auch für den Hausgebrauch erhältlich. Mit dieser Drucktechnik lassen sich schichtweise dreidimensionale Gegenstände konstruieren. Für den Druck wird ein Filament benötigt, welches aus festen Kunststoffrollen besteht. Dieses wird während des Druckvorgangs verflüssigt. In diesem Ratgeber können Sie sich über gängige 3D-Drucker informieren und wofür diese benötigt werden.
3D-Drucker Aufbau
Hier soll in erster Linie der 3D-Drucker für Privatanwender vorgestellt werden. Es handelt sich dabei um das Fused Deposition Modeling Verfahren, kurz FDM bzw. das Fused Filament Fabrication Verfahren, kurz FFF. Darunter wird allgemein ein besonderes Schmelzschichtungs-Verfahren verstanden. Die hierfür benötigten 3D-Drucker werden meist als Bausatz in offener Bauweise angeboten. Lediglich die fertigen Modelle sind mit einer geschlossenen Abdeckung versehen.
Vereinfacht ausgedrückt besteht ein 3D-Drucker aus einer Druckdüse, die ähnlich funktioniert wie eine Heißklebepistole. Damit lässt sich ein dünner Kunststoff-Faden, das Filament, verflüssigen und formen. Damit sämtliche Bereiche des Druckfeldes erreicht werden können, muss sich der Druckkopf des 3D-Druckers horizontal und vertikal in alle Richtungen bewegen können. Darüber hinaus muss die horizontale Bewegung sowohl nach beiden Seiten als auch nach vorne und hinten erfolgen können. Nur so lassen sich 3D-Modelle konstruieren.
Diese Drucker werden per USB, Ethernet oder Wifi mit einem PC verbunden. Über den installierten Druckertreiber und einer speziellen Druckersoftware lassen sich vorgefertigte oder neue 3D-Modelle zum Drucker senden. Bei hochwertigen 3D-Druckern ist zusätzlich noch eine Kamera installiert, sodass Sie auch von unterwegs den Druckvorgang überwachen können. Eine wichtige Komponente stellt die Bauplatte dar. Auf dieser Grundplatte wird das spätere 3D-Modell schichtweise aufgebaut. Je nach Drucker lässt sich diese bis etwa 100 Grad Celsius zusätzlich noch aufheizen. Dies ist erforderlich, damit auch ABS-Filament verwendet werden kann.
3D-Drucker Funktionsweise
Laser- und Tintenstrahldrucker können Texte und Bilder zweidimensional auf Papier drucken. Dem Papier wird hierbei Tinte oder Toner beigefügt. Es handelt sich hierbei um ein additives Druckverfahren. Aber auch der 3D-Druck kann als additives Druckverfahren bezeichnet werden. Hierbei wird thermoplastischer Kunststoff, wie
- PLA,
- ABS und
- Nylon
verflüssigt. Die Düse eines 3D-Druckers ist mit einem starken Heizelement versehen, sodass der Kunststoff flüssig und formbar wird. Der Kunststoff wird in Fadenform über eine Rolle diesem Druckkopf zugeführt. Dabei können wahlweise verschiedene Farben gewählt werden. Bei den 3D-Druckern im unteren Preissegment lässt sich aber immer nur eine Kunststofffarbe gleichzeitig drucken. Der flüssige Kunststoff wird nun auf die Bauplatte in der gewünschten Richtung aufgetragen. Anschließend kühlt der Kunststoff ab und härtet aus. Erst dann kann die nächste Schicht aufgetragen werden. Auf diese Weise entsteht Schicht für Schicht das 3D-Modell.
Zu beachten ist, dass es auch sehr schwierige Konstruktionen gibt, bei denen der 3D-Drucker Stützkonstruktionen einplanen muss. Ansonsten würde ein Modell, welches unten schmal gehalten ist und weiter oben in die Breite wächst, umkippen. Die Stützkonstruktionen bestehen ebenfalls aus Filament, also Kunststoff. Diese lässt sich später vom fertigen Modell abtrennen.
3D-Drucker Besonderheiten – worauf sollte man achten?
Wenn Sie sich einen neuen 3D-Drucker kaufen möchten, sollten Sie zunächst überlegen, ob Sie es sich zutrauen, einen Bausatz zusammenzubauen oder doch lieber auf ein Fertigmodell zurückgreifen möchten. Wer seinen 3D-Drucker selbst zusammenbaut, lernt natürlich wesentlich mehr über diese neue Art der Drucktechnik.
Ein weiteres Kaufkriterium stellt die Größe dar. Je größer der Bauraum ist, umso größer ist auch die Druckgröße. Im Heimbereich reichen hier meist 20 x 20 x 20 cm vollkommen aus. Bei den kleinen Einsteigermodellen wird nur ein Bauraum von etwa 12 x 12 x 12 cm geboten.
Darüber hinaus sollten Sie auch einen Blick auf die Druckgeschwindigkeit legen. Hier gibt es große Unterschiede, wobei meist die teureren Drucker schneller drucken können. Grund hierfür ist, dass diese über zusätzliche Lüftungs- und Kühlungssysteme verfügen, sodass sich das verflüssigte Filament schneller abkühlen kann. Einfache Modelle kommen hier auf eine Druckgeschwindigkeit von 150 mm/s, höherwertige Drucker auf rund 300 mm/s.
Natürlich müssen auch die Anschlüsse stimmen. In aller Regel wird ein 3D-Drucker an einen Computer angeschlossen. Heute gehört der USB-Anschluss zum Standard. Einige Modelle verfügen auch über einen Ethernet- bzw. LAN-Anschluss. Ebenso sind auch Modelle mit WLAN-Konnektivität verfügbar.
Nicht unwichtig ist auch das benötigte Verbrauchsmaterial. Die verschiedenen Kunststoffarten für das Filament wurden bereits weiter oben aufgeführt. Nach Möglichkeit sollte ein 3D-Drucker mit mehreren Materialien drucken können. Am häufigsten wird PLA und ABS als Filament verwendet. Jedoch tritt beim Erhitzen der typische Kunststoffgeruch auf.
3D-Drucker Anwendungsbereiche – für welche Anwender und Orte?
3D-Drucker eignen sich im privaten Bereich sehr gut, um kleine Kunstwerke oder Gebrauchsgegenstände aus Kunststoff zu erzeugen. Aber auch im gewerblichen Bereich und insbesondere in der Industrie können mit diesen Druckern hochwertige Bauelemente hergestellt werden.
Mögliche Einsatzzwecke
- privater Bereich für eher kleine 3D-Konstruktionen
- Modellbauer für die Fertigung von Spezialbauteilen
- Agenturen für die Herstellung von Präsentationsmodellen
- industrieller Bereich für Produktion und Ersatzteile
3D-Drucker Verbrauchsmaterial – welches wird in der Druckerart verwendet?
Schon wiederholt wurde auf das Filament aufmerksam gemacht. Diese dünnen Kunststofffäden werden auf Kunststoff-Spulen zu meist je 1 kg angeboten. Diese sind in vielen verschiedenen Farben erhältlich. Ähnlich wie die Druckerpatronen und Tonerkartuschen müssen Sie regelmäßig für Nachschub sorgen. Größere 3D-Modelle können durchaus mehr Material verbrauchen als sich auf einer Spule befindet.
Zu den beliebtesten Farben gehören zum Beispiel:
- Weiß
- Schwarz
- Grau
- Rot
- Blau
- Grün
- Goldgelb
- Orange
- Kupfer
Selbst mehrfarbiges Filament ist erhältlich. Dieses verändert durch unterschiedliche Hitzeeinwirkung und Abkühlen die Oberflächenfarbe. Auf diese Weise können Sie besonders glänzende, mehrfarbige 3D-Objekte herstellen. Interessant ist, dass es auch Filament mit natürlicher Textur gibt. So lassen sich damit zum Beispiel stein- oder marmor-ähnliche Objekte herstellen. Ebenso sorgen auch die Farben Gold und Kupfer für einen tollen Effekt. Diese Modelle sind von den echten Metallen kaum zu unterscheiden.
