Grundsätzliches zum "3D Drucken"

Was ist Rapid Prototyping?

Rapid Prototyping an sich ist ein Begriff, der für das schnelle Erstellen von Prototypen steht. Es ist nicht genau definierbar welche Fertigungsverfahren mit welchen Fertigungsgeschwindigkeiten zum Rapid Prototyping zählen. Meistens denkt man beim Rapid Prototyping an Additive Fertigungsverfahren wie das 3D Drucken oder das Fused Filament Fabrication Verfahren. Jedoch kann z.B. eine Fräßmaschine, welche durch geeignete Aufsätze ein Bauteil schneller fertigt als das 3D Druck verfahren, unter gewissen Umständen auch als Rapid Prototyper gelten.

Heutzutage wird der Begriff Rapid Prototyping fast ausschließlich für alle Fertigungsverfahren der Additiven Fertigung verwendet, oft auch dann schon, wenn es sich nicht um die Fertigung von Prototypen, sondern um fertige Bauteile geht.

Das eigentliche Ziel des Rapid Prototyping ist das Fertigen von Bauteilen, mit so wenig Schritten wie möglich und so schnell wie möglich, von der Konstruktion über die Fertigung bis zum fertigen Bauteil.


 

Was ist Additive und Generative Fertigung?

Additiv kommt aus dem Latein und beteutet unter anderem "hinzugeben". Das Wort "Generativ" kommt auch aus dem Latein und bedeutet "aus dem Nichts erzeugen". Generative oder Additive Fertigung bedeutet also Teile aus dem Nichts, Material hinzugebend zu erzeugen. Generative und Additive Fertigung sind ein Teilgebiet des Urformens bzw. Fügens und beschreiben die Fertigung von Bauteilen mit einem Verfahren welches mit festem, flüssigem oder pulverförmigem Material arbeitet, und das Bauteil, oder den Prototypen, schichtweise ohne Halbzeug aufbaut.

Meistens werden diese Verfahren heute vereinfacht "3D Drucken" genannt, was jedoch nicht ganz richtig ist, weil das 3D Drucken ein eigenes Verfahren beschreibt. Mehr siehe unten.

 


 

Welche Generativen Fertigungsverfahren gibt es?

Die Bekanntesten Verfahren sind (ganz kurz erklärt)...

 

Stereolithographie (STL oder SL)

Bei der Stereolithographie wird ein lichtaushärtendes Harz mit einem Laser bestrahlt, der dieses punktuell polymerisiert. Durch die Polymerisation härtet das Harz aus und bildet so das zu fertigende Bauteil.

Videoquelle: Jarrod Haselbauer

 


3D Printing (3DP)

Das 3D Printing macht es möglich Teile färbig auszudrucken. Das Ausgangsmaterial ist pulverförmiger Kunststoff. Eine Art Druckkopf (wie beim Tintenstrahldrucker) fährt über das Pulver und schüttet, dort wo es benötigt wird, Bindemittel aus, welches das Pulver verklebt. Das Bindemittel kann vor dem auftragen eingefärbt werden, wodurch die Vollfarbtauglichkeit entsteht.

Videoquelle: SolidTechnologies

 


Selektives Laser Sintern (SLS) bzw. Selectives Laser Schmelzen (SLM)

Diese Verfahren arbeiten auch mit einem Pulver als Ausgangsmaterial. Ein Laser schmelzt das Pulver punktuell auf und verschweißt die einzelnen Partikel ineinander, wobei das Bauteil entsteht. Dieses Vertigungsverfahren arbeitet je nach Aufbau der Maschine mit Kunststoff oder Metall.

Videoquelle: Jarrod Haselbauer

 


Poly Jet Modeling (PJM)

Ein weiteres sehr interessantes Verfahren ist das Poly Jet Modeling Verfahren. Bei diesem Verfahren wird das Lichtaushärtende Harz im Druckkopf gespeichert, welcher nach dem Auftragen des Harzes, dieses auch gleich belichtet. Im Druckkopf können mehrere Harze mit verschiedenen Eigenschaften oder Farben gespeichert werden, was Vollfarbigkeit und verschiedene Eigenschaften der Festigkeit in einem Bauteil ermöglicht.

 Videoquelle: Solid Concepts Inc.

 


Fused Filament Fabrication (FFF)

Das Fused Filament Fabrication Verfahren wird auch Fused Deposition Modeling genannt (Diese Bezeichnung wurde durch die Firma Stratasys, welche das Verfahren erfunden hat, Warenzeichentechnisch geschützt).

Es ist das zur Zeit gängigste Verfahren welches durchgehend von der Industrie über kleine Büros bis in die Privathaushalte benutzt wird, da es ein einfaches sauberes Verfahren ist.

Beim FFF Verfahren wird ein Kunststoffdraht, welcher in Spulen aufgewickelt ist, von einem "Extruder" (Servomotor mit Reibrad), ein eine Düse geschoben wo der Kunststoffdraht bei ca. 215-250°C aufgeschmolzen und in feinen Linien, schichtweise, auf die Druckplattform aufgetragen wird.

Videoquelle: Solid Concepts Inc.

 


weitere Verfahren sind unter anderen das Laminated Object Manufacturing (LOM), Mask Sintering (MS) oder Digital Light Processing (DLP) auf die hier nicht näher eingegangen wird.

Bei weiterem Interesse lade ich euch ein, euch über Google schlau zu machen. ;-)

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