Vom Bildschirm in die Hand: Die Magie des Erschaffens

Ich bin mir sicher, du kennst das Gefühl, wenn eine Idee in deinem Kopf plötzlich real wird. Für mich ist das genau das, was 3D-Druck ausmacht, nur in seiner coolsten Form. Ich habe eine Idee, entwerfe sie mit ein paar Klicks am Computer, und dann... beginnt die Magie.

Ich lade die Datei auf meinen Drucker und sehe zu, wie er Schicht für Schicht mein Design aus dem Nichts entstehen lässt. Es ist wirklich beeindruckend, dem Drucker dabei zuzusehen, wie er meine Vision in ein greifbares, echtes Objekt verwandelt.

Ob es eine coole Figur aus meinem Lieblingsspiel ist, ein maßgeschneiderter Stifthalter oder eine Handyhülle, die niemand sonst hat – meiner Kreativität sind keine Grenzen gesetzt. Ich habe sogar schon eine detailreiche Figur für einen Freund gedruckt, die wir vorher gemeinsam designt haben.

Es ist diese persönliche Note, die das Ganze so besonders macht.

Und das Beste daran? Das Gefühl, das fertige Teil in der Hand zu halten. Etwas, das ich selbst von Grund auf erschaffen habe. Etwas, das vorher nur in meinem Kopf oder auf dem Bildschirm existierte. Es ist ein Gefühl von Stolz und Staunen, das einfach unbeschreiblich ist. Jedes Objekt erzählt eine kleine Geschichte, und das macht es für mich so einzigartig.

Kein Nerd-Wissen nötig: 3D-Druck ist für jeden

Ein weit verbreitetes Missverständnis ist, dass 3D-Druck ein Hobby nur für Technik-Nerds ist. Das sehe ich anders! Klar, man kann tief in die Materie eintauchen, wenn man das möchte, aber der Einstieg ist super unkompliziert. Die Lernkurve ist viel flacher, als ich es mir anfangs vorgestellt habe. Mittlerweile gibt es zahlreiche benutzerfreundliche Software, die mir den Start leicht gemacht hat. Viele Programme wie TinkerCAD oder PrusaSlicer sind intuitiv aufgebaut und erklären dir Schritt für Schritt, wie du dein erstes Modell erstellst oder heruntergeladene Designs für den Druck vorbereitest. Und wenn du keine Lust hast, selbst zu designen, findest du auf Plattformen wie Thingiverse Tausende von kostenlosen Modellen, die nur darauf warten, gedruckt zu werden.

Wenn du nach einem kompakten Leitfaden für den Anfang suchst, schau dir unbedingt diesen Beitrag an.

Und falls ich doch mal nicht weiterkomme, keine Panik! Die 3D-Druck-Community ist eine der hilfsbereitesten, die es gibt. In Foren, auf YouTube oder in Social-Media-Gruppen habe ich unzählige Tipps, Tricks und Leute gefunden, die mir mit Rat und Tat zur Seite standen. Ich konnte immer jemanden finden, der mir bei einem Problem mit den Einstellungen oder der Software geholfen hat. Du bist definitiv nicht allein auf dieser Reise. Natürlich findest du auch viele Informationen auf meiner Webseite aber auch die zahlreichen anderen Plattformen rund um den 3D-Druck kann ich dir sehr empfehlen.

Vom Spielzeug zur Problemlösung: So wird 3D-Druck mehr als ein Hobby

Hier kommen wir zu dem Punkt, der 3D-Druck für mich so besonders macht. Er ist nicht nur zum Erschaffen von coolen Figuren da. Er ist auch unglaublich praktisch und kann dir im Alltag in so vielen Situationen helfen.

• Reparieren statt Wegwerfen: Kennst du das, wenn an deinem Lieblingsschrank ein kleines Plastikteil abgebrochen ist und man es nirgends als Ersatzteil bekommt? Mit einem 3D-Drucker drucke ich es einfach nach! Ob ein kleiner Haken für die Gardine, ein Rädchen in der Spielzeugkiste oder ein Gehäuse für ein elektronisches Bauteil – ich kann alles neu anfertigen. Das spart mir nicht nur Geld, sondern ist auch sehr erfüllend.
• Dein persönlicher Stil: Ich kann Gegenstände personalisieren, wie zum Beispiel einen Schlüsselanhänger mit meinem Namen oder einzigartige Lampen für meine Küche. Aber ich kann auch Nützliches designen, das genau in meine Wohnung passt: eine Halterung für mein Handy am Schreibtisch, ein spezieller Organizer für meine Werkzeuge oder sogar ein personalisierter Untersetzer für meine Kaffeetasse. Die Möglichkeiten sind unbegrenzt, weil alles, was ich drucke, genau auf meine Bedürfnisse zugeschnitten ist.
• Ein Lernwerkzeug: 3D-Druck ist auch ein fantastisches Bildungswerkzeug. Ich sehe ihn nicht nur als Hobby, sondern auch als Möglichkeit, mein Verständnis für Technik, Design und Physik zu vertiefen. Man lernt so viel über Materialien, Geometrie und Problemlösung, wenn man seine eigenen Modelle entwirft und druckt. Es ist die perfekte Brücke zwischen Theorie und Praxis. Als gelernter Zerspanungsmechaniker kann ich den 3D-Druck auch für die Arbeit einsetzen, womit wir schon einige Halterung aber auch Bauteile für Kunden drucken konnten.
• Vom Hobby zum Nebenverdienst: Ich kenne viele aus der Community, die ihr Hobby zu einem kleinen Geschäft gemacht haben. Sie entwerfen und verkaufen ihre einzigartigen Kreationen auf Plattformen wie Etsy. Das können Cosplay-Teile, spezielle Organizer für Brettspiele oder Schmuck sein. Wenn du eine Leidenschaft für das Designen entwickelst, kann der 3D-Druck dir sogar eine kleine Einnahmequelle bieten – was gibt es Besseres, als mit dem Geld zu verdienen, was man liebt?

Meine Persönliche Erfahrung mit dem 3D Druck

Was vor ein paar Jahren als Hobby mit einem 3D-Drucker begann, entwickelte sich zu einer spannenden Reise. Mein Drucker war damals das perfekte Werkzeug, um schnell und unkompliziert eigene Ideen und Lösungen zu verwirklichen. Einmal schnell einen Haken für die Werkstatt drucken, einmal ein kleines Ersatzteil – es ging immer um das Einzelstück.

Eines dieser kleinen Projekte war ein unscheinbarer Fensterhaken mit Kabelführung, den ich für ein kleines Problem benötigte. Der Prototyp vom Drucker funktionierte auf Anhieb, und ich dachte: "Das ist so nützlich, das müssten viel mehr Leute haben!" Der Gedanke an eine Serienproduktion war geboren, und damit auch der entscheidende Schritt von meinem Hobby zum professionellen Anspruch.

Der Weg vom 3D-Druck-Prototyp zum Spritzguss-Bauteil war faszinierend und voller neuer Herausforderungen. Das Bauteil musste von Grund auf neu für die Massenproduktion entworfen werden – eine ganz andere Welt als der 3D-Druck. Heute halte ich das fertige Produkt in den Händen: Ein robuster, präzise gefertigter Haken, der perfekt seinen Zweck erfüllt. Es ist ein tolles Gefühl zu sehen, wie aus einer einfachen Idee auf dem Schreibtisch ein hochwertiges Produkt wurde, das jetzt in Serie gefertigt wird.

Meine Erfahrung beweist, dass auch die unscheinbarsten Ideen das Potenzial haben, zu einem realen Produkt zu werden.

Bereit für den Start? Was du brauchst

Du bist jetzt heiß auf dein erstes selbstgedrucktes Teil? Super! Aber was brauchte ich eigentlich, um anzufangen? Hier ist eine kleine Liste der Grundausstattung:

• 3D-Drucker: Für den Anfang reicht ein günstiges Einsteigermodell. Die meisten Drucker für Zuhause arbeiten mit der sogenannten FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling), bei der Kunststofffäden erhitzt und schichtweise aufgetragen werden.
• Filament: Das ist quasi die Tinte deines Druckers – nur in Form einer Plastikspule. Es gibt verschiedene Arten und Farben, die du ausprobieren kannst.
• Design-Software: Zum Erstellen deiner eigenen Modelle oder zum Bearbeiten von Vorlagen. Es gibt viele kostenlose und einfache Programme.
• Zeit und Neugier! Das sind meiner Meinung nach die wichtigsten Zutaten für ein erfolgreiches Hobby.

Wie ich finde, ist 3D-Druck mehr als nur ein Hobby. Es ist eine Tür zu einer Welt der Kreativität, Problemlösung, Bildung und des Selbermachens. Es ist einfach, macht Spaß und ist unglaublich nützlich.

Also, worauf wartest du noch? Die einzige Grenze ist deine eigene Vorstellungskraft

Die Zukunft der Fertigung ist bereits Gegenwart – in Form der additiven Fertigung, bekannt auch als 3D Druck.

Diese bahnbrechende Technologie revolutioniert die Branchen auf eine Weise, welche die Grenzen des bisher für möglich Gehaltenen sprengt.

Als Ergänzung zu den traditionellen Fertigungsmethoden, die zeitaufwändig, kostenintensiv und in ihren Gestaltungsmöglichkeiten begrenzt sind, lassen sich mittels additiver Fertigung komplexe und komplizierte Objekte so mühelos herstellen, wie wir es bisher nicht für möglich gehalten hätten.

Interessierst du dich für den Einstieg in die Welt des 3D Drucks?

Dann bist du hier genau richtig.

Obwohl additive Fertigung zunächst überwältigend wirkt, zeige ich dir, wie du den Prozess einfach und effektiv meistern kannst.

Angefangen bei der Luft- und Raumfahrt über die Automobilindustrie bis hin zum Gesundheitswesen und zu Konsumgütern setzen alle Branchen auf diese bahnbrechende Technologie. Ziel ist es, die Produktion zu rationalisieren, Kosten zu senken und unendliche Möglichkeiten für Innovationen zu erschließen. In diesem Artikel erkunden wir das unglaubliche Potenzial der additiven Fertigung, die Herausforderungen, denen sie sich stellen muss, und die Auswirkungen, die sie auf die Zukunft der Fertigung haben wird.

Lass dich überraschen von den grenzenlosen Möglichkeiten, die diese neue Ära der Fertigung bereithält.

Einführung in die additive Fertigung

Die additive Fertigung, auch bekannt als 3D Druck, ist eine revolutionäre Technologie, die es ermöglicht, dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht aufzubauen. Im Gegensatz zur herkömmlichen subtraktiven Fertigung, bei der Material entfernt wird, um das Bauteil zu formen, fügt die additive Fertigung Material hinzu, um das gewünschte Objekt aufzubauen. Dieser Prozess bietet viele Vorteile, darunter die Möglichkeit, komplexe geometrische Formen zu entwickeln, Prototypen schnell zu erstellen und personalisierte Produkte zu fertigen.

Ein weiterer Vorteil der additiven Fertigung liegt in der Materialersparnis. Da in den meisten Fällen nur das tatsächlich benötigte Material verwendet wird, entsteht weniger Verschnitt. Das macht die additive Fertigung nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch wirtschaftlicher. Zudem bietet die additive Fertigung die Option, individuelle Produkte in kleinen Stückzahlen zu fertigen. Das eröffnet neue Geschäftsmodelle und ermöglicht die schnelle Anpassung an individuelle Kundenwünsche.

Vorteile der additiven Fertigung

Die additive Fertigung bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber traditionellen Fertigungsmethoden. Hier sind einige der wichtigsten:

1. Designfreiheit: Es können komplexe geometrische Formen hergestellt werden, die mit herkömmlichen Methoden unmöglich zu erreichen wären. Dies versetzt uns in die Lage, einzigartige und innovative Designs zu erschaffen.

2. Schnelle Prototypenerstellung: Prototypen können schnell und kostengünstig hergestellt werden. Dies beschleunigt den Produktentwicklungsprozess und ermöglicht es Unternehmen, schneller auf Marktanforderungen zu reagieren.

3. Personalisierung: Produkte können individualisiert und an die spezifischen Bedürfnisse jedes Kunden angepasst werden. Dies eröffnet neue Wege für maßgeschneiderte Produkte.

4. Geringere Materialverschwendung: Im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der Material entfernt wird, um das gewünschte Objekt zu formen, wird bei der additiven Fertigung in den meisten Fällen nur das tatsächlich benötigte Material verwendet. Dies reduziert den Materialverbrauch erheblich.

5. Leichtgewichtige Konstruktionen: Durch das gezielte Hinzufügen von Material können leichtgewichtige Konstruktionen hergestellt werden, die dennoch stark und stabil sind. Dies ist besonders in der Luft- und Raumfahrtindustrie von Vorteil.

Diese Vorteile machen additive Fertigung zu einer äußerst attraktiven Technologie für Unternehmen und Kreative.

Im nächsten Abschnitt stellen wir einen kleinen Vergleich zwischen den traditionellen Fertigungsverfahren und der additiven Fertigung an.

Gegenüberstellung herkömmliche Verfahren vs. additive Fertigung

Aktuell sind noch immer die traditionellen Fertigungsverfahren wie Drehen, Fräsen, Spritzguss, Erodieren, Laserstrahlschneiden und Wasserstrahlschneiden die Nummer 1 unter den Fertigungsverfahren. Dank ihrer Flexibilität ist die additive Fertigung aber weiter auf dem Vormarsch. Sie ergänzt die traditionellen Fertigungsverfahren in vielen Einsatzbereichen.

Generell wird zwischen Subtraktiven und Additiven Fertigungsverfahren unterschieden. Die Arbeitsschritte und Funktionsweisen unterscheiden sich zwar wesentlich, aber die Basis beider Fertigungsverfahren sind in der heutigen Zeit 3D-Daten.

Schauen wir uns zuerst die subtraktiven Verfahren etwas genauer an. Diese arbeiten wie folgt:

Es gibt quaderförmige, formgegossene oder runde Ausgangsformen, die aus verschiedensten Materialien bestehen (z.B. Metalle, Kunststoffe, etc.) Die Grundformen werden mittels diverser CNC-Maschinen so lange gefräst, gedreht, gebohrt oder geschliffen, bis das gewünschte Bauteil entstanden ist. Bei den subtraktiven Fertigungsverfahren wird also gezielt Material abgetragen.

Bei der additiven Fertigung arbeiten wir im entgegengesetzten Prinzip: Hier wird Schicht für Schicht aufgetragen, solange bis das gewünschte Bauteil entstanden ist.

Wie bei der Subtraktiven Fertigung gibt es auch hier verschiedenste Ausgangsmaterialien und Druckverfahren. Sogar der Aggregatzustand kann zwischen fest und flüssig unterschieden werden.

Wie du siehst, haben alle Fertigungstechniken ihre Vor- und Nachteile. Ich bin der Meinung das man diese nicht als Konkurrenz sehen sollte, sondern eher als Ergänzung, um die Produkte zu verbessern.

Branchen und Fallstudien für erfolgreichen 3D Druck

Die additive Fertigung hat das Potenzial, nahezu jede Branche zu revolutionieren.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie beispielsweise ermöglicht sie die Herstellung leichterer und komplexerer Bauteile, was zu immensen Gewichtseinsparungen und einer verbesserten Leistungsfähigkeit von Flugzeugen führt.

Im Automobilsektor kommt die additive Fertigung bei der Prototypenentwicklung und der Herstellung von Individualteilen zum Einsatz. Sie ermöglicht es, Fahrzeugkomponenten leichter, effizienter und kostengünstiger herzustellen.

Die additive Fertigung hat in den letzten Jahren in verschiedenen Branchen an Bedeutung gewonnen.

Die additive Fertigung in den verschiedenen Branchen

Automobilindustrie

In der Automobilindustrie wird additive Fertigung für die Prototypenentwicklung, die Herstellung von Werkzeugen und die Produktion von maßgeschneiderten Teilen eingesetzt. Mittels additiver Fertigung können Automobilhersteller die Entwicklungszeit verkürzen und die Produktionskosten senken.

Mehr Informationen findest du hier.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Die Luft- und Raumfahrtindustrie nutzt additive Fertigung für die Herstellung leichter und komplexer Bauteile. Durch den Einsatz von additiver Fertigung können neue, innovative Designs realisiert werden, welche eine deutliche Gewichtsreduktion sowie ein verbessertes Leistungsspektrum bewirken.

Mehr Informationen findest du hier.

Medizintechnik

Auch im Gesundheitswesen eröffnet die additive Fertigung völlig neue Möglichkeiten. Angefangen bei maßgeschneiderten Implantaten und Prothesen bis hin zu personalisierten Medikamenten - die additive Fertigung ermöglicht individuelle Lösungen für jeden einzelnen Patienten.

Architektur und Bauwesen

In der Architektur und im Bauwesen wird additive Fertigung für die Herstellung von komplexen Strukturen, Modellen und Prototypen sowie die Gestaltung von Gebäudefassaden eingesetzt. Additive Fertigung ermöglicht eine flexible und schnelle Realisierung von architektonischen Entwürfen.

Lebensmittelindustrie

Sogar in dieser heiklen Branche findet die additive Fertigung Anwendung, beispielsweise bei der Herstellung von Schokoladenkreationen oder der Gestaltung von Speisen mit 3D-gedruckten Formen. Die Einsatzmöglichkeiten der additiven Fertigung sind nahezu grenzenlos.

Mehr Informationen findest du hier.

Alle Beispiele zeigen, dass additive Fertigung in vielen verschiedenen Branchen Anwendung findet und das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir Dinge herstellen, grundlegend zu verändern.

Fallstudien zu erfolgreichen Anwendungen der additiven Fertigung

Um das volle Potenzial der additiven Fertigung zu verstehen, werfen wir nun einen Blick auf einige Fallstudien, die erfolgreiche Anwendungen dieser Technologie aufzeigen.

Ein beeindruckendes Beispiel ist die Raumfahrtindustrie. Unternehmen wie SpaceX nutzen 3D Druck, um komplexe Raketenkomponenten kostengünstig und schnell zu produzieren. Durch den Einsatz von additiv gefertigten Teilen konnte SpaceX die Kosten drastisch senken und die Raketenleistung verbessern.

In der Medizinbranche spielt die additive Fertigung eine wichtige Rolle bei der Herstellung von maßgeschneiderten Implantaten und Prothesen. Unternehmen wie Materialise arbeiten eng mit Ärzten zusammen, um individuelle Lösungen für Patienten zu entwickeln. Durch den Einsatz der additiven Fertigung können Implantate und Prothesen exakt an die individuelle Anatomie des Patienten angepasst werden, was zu einer verbesserten Funktionalität und Lebensqualität führt.

Mehr Informationen findest du hier.

Auch in der Automobilindustrie gibt es zahlreiche Beispiele für den erfolgreichen Einsatz der additiven Fertigung. Bugatti beispielswese nutzt den 3D Druck, um komplexe Bauteile für die eigenen Supersportwagen herzustellen. Die Verwendung von additiv gefertigten Bauteilen führte zu einer deutlichen Reduzierung des Gewichts der Fahrzeuge, was eine erhebliche Steigerung der Leistungsfähigkeit zur Folge hat.

Diese Fallstudien zeigen, dass die additive Fertigung bereits heute einen großen Einfluss auf die Fertigungsprozesse der Industrie hat.

Mehr Informationen findest du hier.

Prozesskette der additiven Fertigung

Der additive Fertigungsprozess für die Herstellung eines dreidimensionalen Objektes besteht aus mehreren Schritten, die untereinander kooperieren. In den folgenden Ausführungen findest du eine Übersicht der einzelnen Schritte. Je nach verwendetem Druckverfahren können diese unterschiedlich ausfallen.

Hier findest du eine detaillierte Beschreibung des Prozesses der additiven Fertigung.

1.Modellierung:

Als Erstes wird ein 3D-Modell des gewünschten Objekts erstellt. Dies kann mit Hilfe einer CAD-Software erfolgen oder durch das Scannen eines physischen Objekts. (Bsp.: Fusion 360, Inventor, Creo, etc.)

2.Slicing:

Nach Fertigstellung des 3D-Modells wird es mit Hilfe der Druckersoftware in die einzelnen Schichten aufgeteilt, welche der Drucker nacheinander aufbauen kann. Dieser Schritt wird als "Slicing" bezeichnet. (Bsp. UltiMaker Cura, PrusaSlicer, Simplify3D, Bambu Studio, OrcaSlicer)

3.Vorbereitung des Druckers:

Nun muss der Drucker vorbereitet werden. Dies umfasst das Auswählen des richtigen Materials, das Kalibrieren der Druckparameter und das Vorheizen des Druckbetts.

4.Drucken:

Jetzt beginnt der eigentliche Druckprozess, bei dem der Drucker das Material Schicht für Schicht aufträgt und dabei verfestigt. So wird das gewünschte Objekt aufgebaut.

5.Nachbearbeitung:

Nachdem der Druck abgeschlossen ist, kann das Objekt von der Druckplatte entfernt und von überschüssigem Material gereinigt werden. Je nach Bedarf kann das Objekt noch weiterbearbeitet, poliert oder bemalt werden.

Um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, jeden einzelnen Schritt des additiven Fertigungsprozesses sorgfältig zu verstehen.

Im nächsten Abschnitt werden wir uns die verschiedenen Druckverfahren ansehen, welche für die additive Fertigung verwendet werden können.

Gängige Arten von additiven Fertigungstechnologien

Es gibt verschiedene Arten der additiven Fertigung, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Hier sind vier der gebräuchlichsten Technologien:

Fused Deposition Modeling (FDM)

Diese Technologie arbeitet mit einem thermoplastischen Filament, welches schichtweise aufgetragen und durch Erhitzen geschmolzen wird. FDM ist eine der kostengünstigsten und die weit verbreitetste Technologie in der additiven Fertigung.

Stereolithographie (SLA)

Bei der SLA-Technologie wird ein flüssiges Photopolymer mit einem Laserstrahl schichtweise ausgehärtet. Diese Technologie ermöglicht hohe Druckgenauigkeit, ist jedoch etwas teurer als das FDM Druckverfahren.

Selective Laser Sintering (SLS)

SLS verwendet einen Laser, um pulverförmiges Material schichtweise zu schmelzen und zu verfestigen. Diese Technologie ermöglicht die Verwendung einer Vielzahl von Materialien, ist jedoch kostenintensiver gegenüber den anderen Druckverfahren. Wird vorwiegend im Industriesektor verwendet.

Digital Light Processing (DLP)

Ähnlich wie bei SLA wird bei DLP ein flüssiges Photopolymer genutzt. Anstelle eines Lasers wird jedoch ein spezieller Projektor verwendet, um das Harz schichtweise auszuhärten.

Jede Technologie hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Es ist wichtig, die richtige Technologie für die jeweiligen spezifischen Anforderungen auszuwählen.

Im nächsten Abschnitt werden wir uns mit den Materialien des additiven Fertigungsprozesses genauer befassen.

In der additiven Fertigung verwendete Materialien

Die additive Fertigung kennt aktuell schon eine Vielzahl von Materialien. Angefangen mit Kunststoffen über Metalle bis hin zu Keramik. Die folgende Auswahl zeigt einige der gängigsten Materialien, die für den 3D Druck verwendet werden:

Polymere:

Thermoplaste wie ABS, PLA und Nylon sind häufige Materialien für den 3D Druck. Sie sind einfach zu verarbeiten, kostengünstig und bieten eine gute Festigkeit.

Metalle:

Metalle wie Aluminium, Titan und Edelstahl können ebenfalls für die additive Fertigung verwendet werden. Der Metall 3D Druck erfordert jedoch spezialisierte Geräte und ist in der Regel deutlich teurer als der Druck mit Kunststoffen.

Keramik:

Keramikmaterialien können für den 3D Druck von Objekten mit speziellen Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit oder elektrischer Isolierung verwendet werden.

Verbundwerkstoffe:

Verbundmaterialien, die aus einer Kombination aus Kunststoffen und Fasern bestehen, können für den 3D Druck von Objekten mit erhöhter Festigkeit und Steifigkeit verwendet werden.

Die Auswahl des richtigen Materials hängt immer von den Anforderungen des gewünschten Objekts ab. Es ist wichtig, die Eigenschaften jedes Materials zu verstehen, um die richtige Auswahl zu treffen.

Nachbearbeitung

Oft ist der 3D Druck nicht das Endprodukt, sondern der Ausgangspunkt für weitere Bearbeitungen und Veredelungen. Deshalb zeige ich dir im Anschluss einige bewährte Prozesse, um gedruckte Objekte zu veredeln.

Schleifen und Glätten

Wird eine glatte Oberfläche gewünscht, kannst du gedruckte Objekte abschleifen und glätten. Verwende Schleifpapier mit unterschiedlichen Körnungen, um die Oberfläche zu glätten. Nutze anschließend Füllstoffe oder Spachtelmasse zum Ausgleich von Unebenheiten. Schleife dann erneut, um eine glatte Oberfläche zu erhalten

Chemisch Glätten

Das sogenannte Vapor Smoothing ist im deutschsprachigen Raum als Chemisch Glätten bekannt.

Das Bauteil wird dafür in eine geschlossene Kammer gelegt, in der es mit Lösungsmitteldämpfen in Berührung kommt. Dabei wird die oberste Schicht leicht verflüssigt, wodurch sich die Molekülstruktur verändert und so eine glatte Oberfläche hervorbringt. Je nach Dauer und Intensität der Dämpfe fallen die Ergebnisse unterschiedlich aus.

In den meisten Fällen wird dabei kein Material abgetragen. Je intensiver die Behandlung, desto größer ist die Gefahr, das kleine Details am Druckteil verloren gehen. Lösungsmittel und Material des gedruckten Bauteils müssen stets zueinander passen.

Bemalen und Beschichten

Bemale deine gedruckten Objekte, um ihnen eine individuelle Note zu verleihen. Verwende Acrylfarben oder spezielle Farben für den 3D Druck. Du kannst auch Beschichtungen wie Klarlack verwenden, um die Oberfläche zu schützen und ein glänzendes Finish zu erzielen.

Montage und Integration

Bei komplexeren Projekten müssen möglicherweise gedruckte Teile montiert und integriert werden. Verwende Schrauben, Klebstoff oder andere Befestigungsmethoden, um die Teile sicher zu verbinden.

Mit diesen bewährten Prozessen kannst du gedruckte Objekte weiter verbessern und veredeln.

Im nächsten Abschnitt beschäftigen wir uns mit den Designüberlegungen für die additive Fertigung.

Hier findest du einige Beiträge rund um die Nachbearbeitung von 3d-gedruckten Bauteilen.

Konstruktionsüberlegungen für die additive Fertigung

Die additive Fertigung eröffnet neue Möglichkeiten für Design und Konstruktion.

Es gibt bestimmte Designüberlegungen, die bei der Erstellung von 3D-gedruckten Objekten berücksichtigt werden sollten.

Hier sind einige wichtige Überlegungen:

Überhang und Stützstrukturen

Bei einigen Geometrien können Überhänge auftreten, die während des Druckprozesses gestützt werden müssen. Es ist wichtig, Stützstrukturen zu entwerfen, um eine erfolgreiche Druckbarkeit sicherzustellen. Bei einigen Druckverfahren sind Stützstrukturen nicht notwendig.

Wandstärke

Die Wandstärke eines 3D-gedruckten Objekts beeinflusst seine Stabilität und Festigkeit. Es ist entscheidend, die richtige Wandstärke für die Anwendung zu wählen und gleichzeitig unnötigen Materialverbrauch zu vermeiden.

Oberflächenbeschaffenheit

Die Oberflächenqualität eines 3D-gedruckten Objekts kann je nach Drucktechnologie variieren. Es ist wichtig, die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit zu berücksichtigen und gegebenenfalls Nachbearbeitungen einzuplanen.

Toleranzen

Bei der Erstellung eines 3D-Modells ist es wichtig, die Toleranzen der Druckverfahren mit zu berücksichtigen. Deshalb ist unerlässlich, die möglichen Vor- und Nachteile der verschiedenen Druckverfahren zu kennen, um diese bei der Konstruktion mit einzubeziehen.

Diese Designüberlegungen sind entscheidend, um qualitativ hochwertige und funktionale 3D-gedruckte Objekte zu erhalten.

Im nächsten Abschnitt werden wir uns mit den Herausforderungen und Grenzen der additiven Fertigung beschäftigen.

Herausforderungen und Grenzen der additiven Fertigung

Obwohl die additive Fertigung viele Vorteile bietet, gibt es auch Herausforderungen und Grenzen. Hier sind einige der wichtigsten Herausforderungen der additiven Fertigung:

1.Materialbeschränkungen:  

Nicht alle Materialien eignen sind für die additive Fertigung. Verschiedene Materialien können nicht in ausreichender Qualität oder mit den erforderlichen Eigenschaften gedruckt werden. Dies schränkt die Anwendungsbereiche von additiver Fertigung ein.

2.Qualitätskontrolle:  

Die Qualität von additiv gefertigten Teilen ist noch immer schwer zu kontrollieren. Es ist deshalb von Bedeutung, geeignete Qualitätskontrollverfahren und -standards zu entwickeln, um sicherzustellen, dass die gedruckten Teile auch den Anforderungen entsprechen.

3.Kosten:  

Obwohl mit additiver Fertigung langfristig Kosten eingespart werden können, sind die anfänglichen Investitionskosten für Geräte und Materialien oft hoch. Dies kann für kleinere Unternehmen eine entscheidende Hürde darstellen. In vielen Fällen ist die additive Fertigung wesentlich kostengünstiger als herkömmliche Fertigungsmethoden. Jedoch können die Anschaffungskosten für 3D-Drucker und die Schulung des Personals immense Ausmaße annehmen. Diese Herausforderungen müssen berücksichtigt werden, um das volle Potenzial der additiven Fertigung auszuschöpfen.

4.Skalierbarkeit:   

Die Skalierbarkeit der additiven Fertigung ist begrenzt. Das Drucken von großen Stückzahlen kann zeitaufwendig und teuer sein. Die Massenproduktion mittels additiver Fertigung bleibt deshalb ein Risikofaktor.

Diese Herausforderungen zeigen, dass additive Fertigung noch nicht in allen Bereichen der Fertigungsindustrie uneingeschränkt eingesetzt werden kann. Dennoch sind die Fortschritte in diesem Bereich vielversprechend. Es wird erwartet, dass viele dieser Herausforderungen in den kommenden Jahren überwunden werden.

Die Auswirkungen der additiven Fertigung auf Lieferketten

Die additive Fertigung hat das Potenzial, Lieferketten zu revolutionieren.

Anstatt Teile von Lieferanten zu beziehen und zu lagern, werden diese einfach vor Ort gedruckt. Das reduziert die Abhängigkeit von externen Lieferanten und verkürzt die Lieferzeiten erheblich. Zudem ermöglicht die additive Fertigung die Produktion "on demand", was zu geringeren Lagerbeständen und einer verbesserten Reaktionsfähigkeit auf Marktanforderungen führt. Diese Veränderungen können die Effizienz von Lieferketten steigern und Kosten senken.

Ein weiterer Vorteil der additiven Fertigung liegt in der Möglichkeit der Dezentralisierung der Produktion. Durch den Einsatz von 3D-Druckern können Produkte lokal hergestellt werden, anstatt sie über große Distanzen zu transportieren. Das reduziert die Kosten und macht die Produktion nachhaltiger. Die additive Fertigung ermöglicht es Unternehmen, ihre Lieferketten neu zu gestalten und sich flexibel an veränderte Marktbedingungen anzupassen.

Reduzierte Lieferzeiten - Additive Fertigung ermöglicht eine schnelle Produktion von Bauteilen und reduziert die Lieferzeiten erheblich. Dies ist besonders vorteilhaft für Unternehmen, die auf flexible und schnelle Produktion angewiesen sind.

Kostenersparnis - Durch den Einsatz von additiver Fertigung können Unternehmen Kosten bei der Produktion von Prototypen, Werkzeugen und maßgeschneiderten Teilen einsparen. Dies führt zu einer verbesserten Rentabilität und Wettbewerbsfähigkeit.

Designfreiheit - Additive Fertigung ermöglicht die Herstellung von komplexen Geometrien und filigranen Strukturen, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht realisierbar wären. Dies eröffnet völlig neue Designmöglichkeiten und fördert die Innovation.

Nachhaltigkeit - Additive Fertigung reduziert den Materialverbrauch und die Abfallproduktion, weil nur das Material verwendet wird, welches tatsächlich für das gewünschte Objekt gebraucht wird. Dies trägt zur nachhaltigen Produktion bei und verringert negative Umweltauswirkungen.

Diese Effekte zeigen, dass additive Fertigung die herkömmliche Fertigungsindustrie in vielerlei Hinsicht transformiert und neue Chancen für Unternehmen bietet.

Wie du die additive Fertigung in dein Unternehmen einführen kannst

Wenn du die Vorteile der additiven Fertigung nutzen möchtest, gibt es einige Schritte, die vorab durchführen solltest, um diese Technologie in deinem Unternehmen erfolgreich zu platzieren.

Sinnvoll ist die Erstellung einer Machbarkeitsstudie, um zu prüfen, ob die additive Fertigung für deine Produkte geeignet ist. Dabei müssen auch die Kosten, der Ressourcenbedarf und die Schulungsanforderungen berücksichtigt werden.

Anschließend kannst du mit der Auswahl geeigneter 3D Drucker und Materialien beginnen. Es ist wichtig, sich mit den verschiedenen Druckverfahren und Materialien vertraut zu machen, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen. Eine lohnende Investition sind immer Schulungen, Zertifizierungen und Weiterbildungen in jeglicher Form, um herauszufinden, ob und wie die additive Fertigungstechnologie im Unternehmen optimal genutzt werden kann.

Die additive Fertigung bietet Unternehmen eine Fülle von Möglichkeiten, ihre Produktionsprozesse zu verbessern und Kosten zu sparen. Vor Einführung der additiven Fertigung in deinem Unternehmen, solltest du die folgenden wichtige Schritte beachten.

Schritt 1: Evaluierung der Anforderungen und Ziele

Bevor du mit der Einführung der additiven Fertigung beginnst, ist es wichtig, deine spezifischen Anforderungen und Ziele zu evaluieren. Überlege, welche Art von Produkten du herstellen möchtest. Handelt es sich um Prototypen, maßgeschneiderte Teile oder andere Komponenten? Berücksichtige auch die Materialien, die du verwenden möchtest, sowie die gewünschten Eigenschaften der herzustellenden Teile.

Schritt 2: Auswahl des richtigen 3D-Druckverfahrens

Wie wir im oberen Abschnitt schon erörtert haben, gibt es gibt verschiedene 3D-Druckverfahren, die sich in Bezug auf die verwendeten Materialien, Genauigkeit, Geschwindigkeit und Kosten unterscheiden. Untersuche deshalb die verschiedenen Optionen und wähle das Verfahren aus, dass am besten zu deinen Anforderungen passt. Berücksichtige auch die Verfügbarkeit von Materialien und die Komplexität der zu produzierenden Teile.

Schritt 3: Investition in die richtige Ausrüstung und Schulung

Die Einführung der additiven Fertigung erfordert die richtige Ausrüstung und Schulung. Investiere in hochwertige 3D Drucker und das erforderliche Zubehör. Stelle sicher, dass du oder deine Mitarbeiter über die notwendigen Kenntnisse und Fähigkeiten verfügen, um diese Technologie effektiv zu nutzen können. Verschaffe dir am besten Wissen über die gesamte Prozesskette. Angefangen bei den spezifischen 3D-Druckverfahren, über die fachgerechte Konstruktion von 3D-Druckbauteilen, bis hin zu der richtigen Bedienung der Geräte und der Nachbearbeitung der hergestellten Teile.

4. Zusammenarbeit mit Experten

Arbeite mit Experten und Beratern zusammen, um sicherzustellen, dass du die bestmögliche Unterstützung bei der Einführung der additiven Fertigung erhältst. Die Erfahrungswerte der Experten können helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen und mögliche Probleme zu vermeiden. Auch die Auslagerung verschiedener Prozesse, wie zum Beispiel die Nachbearbeitung können besonders am Anfang sehr hilfreich sein, da diese in der Anschaffung sehr teuer sind und damit auch Kapital binden.

5.Wachse gemeinsam mit der additiven Fertigung

Es ist sinnvoll, mit kleinen Projekten zu beginnen und schrittweise Erfahrungen mit der additiven Fertigung zu sammeln. Auf diese Weise kannst du Risiken minimieren und das Potenzial der Technologie besser verstehen. Letztendlich solltest du eng mit deinen Lieferanten, Kunden und Partnern zusammenarbeiten, um die additive Fertigung in deine bestehenden Lieferketten zu integrieren. Durch diese Zusammenarbeit schaffst du Synergien und entwickelst gemeinsam innovative Lösungen.

Die Zukunft der additiven Fertigungstechnologie

Die additive Fertigung hat bereits enorme Fortschritte gemacht, aber auch diese Technologie entwickelt sich ständig weiter. Forschung und Entwicklung zielen darauf ab, neue Materialien und Druckverfahren entstehen zu lassen, um die Grenzen der additiven Fertigung weiter zu verschieben. Neue Drucktechnologien wie der Einsatz von Metallpulvern oder die Kombination verschiedener Materialien eröffnen neue Möglichkeiten für die Herstellung von Hochleistungsbauteilen. Darüber hinaus werden auch die Druckgeschwindigkeiten weiter verbessert, um die Produktionszeiten zu verkürzen und die Skalierbarkeit der additiven Fertigung zu erhöhen.

Rund um die additiven Fertigungstechnologien entstehen neue Industriezweige, beispielsweise zur Verbesserung von Qualität und Eigenschaften der gedruckten Bauteile.

Die additive Fertigung hat bereits jetzt einen erheblichen Einfluss auf die Fertigungsindustrie und wird voraussichtlich in Zukunft noch weiterwachsen. Prognosen gehen von einem Wachstum der 3D-Druck Branche aus. Es wird erwartet, dass die Größe des 3D-Druckmarktes von 20,24 Mrd. USD im Jahr 2023 auf 56,21 Mrd. USD im Jahr 2028 wachsen wird.

Quelle: https://www.mordorintelligence.com/de/industry-reports/3d-printing-market

Die Zukunft der additiven Fertigung liegt auch in der Integration anderer Technologien wie Künstlicher Intelligenz und Robotik. Durch die Kombination dieser Technologien können automatisierte Fertigungsprozesse geschaffen werden, welche die Effizienz weiter steigern und die menschliche Fehlerquote reduzieren. Die additive Fertigung wird sich zu einem Schlüsselelement der Industrie 4.0 entwickeln und die Art und Weise, wie wir produzieren, grundlegend verändern.

Zukünftige Trends in der additiven Fertigung  

Materialinnovation

Neue Materialien werden entwickelt, die für additive Fertigung geeignet sind. Dies eröffnet neue Anwendungsbereiche und ermöglicht die Herstellung von Teilen mit verbesserten Eigenschaften.

Multi-Material-Druck

Die Entwicklung von Druckern, die mehrere Materialien gleichzeitig verarbeiten können, ermöglicht die Herstellung von komplexen Teilen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Dies eröffnet weitere neue Möglichkeiten u.a. in den Bereichen Medizin- und Elektronikindustrie.

Industrielle Anwendungen

Additive Fertigung wird zunehmend in industriellen Anwendungen eingesetzt, z.B. in der Herstellung von Ersatzteilen und Werkzeugen. Dies ermöglicht eine schnelle Produktion und reduziert die Abhängigkeit von externen Lieferanten.

4D-Druck

Der 4D-Druck ist eine Weiterentwicklung der additiven Fertigung, bei der gedruckte Objekte ihre Form oder Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in Bereichen wie der Robotik und der Biomedizin.

Diese Trends zeigen, dass additive Fertigung weiterhin eine dynamische und innovative Branche ist, die sich schnell entwickelt und immer wieder neue Möglichkeiten eröffnet.

Fazit: Die Zukunft mit der additiven Fertigung

Die additive Fertigung revolutioniert die Industrie in bisher undenkbarer Weise.

Mit ihren zahlreichen Vorteilen und Anwendungsmöglichkeiten hat sie das Potenzial, nahezu jede Branche zu verändern. Durch die Herstellung komplexer und individualisierter Bauteile, die Optimierung von Lieferketten und die Reduzierung von Kosten eröffnet die additive Fertigung endlose Möglichkeiten für Innovationen. Trotz verschiedener Herausforderungen, die überwunden werden müssen, entwickelt sich die Technologie weiter und bietet immer neue Möglichkeiten. Ich bin gespannt, wie sich der 3D Druck in den nächsten Jahren weiterentwickelt und welche spannenden Projekte damit umgesetzt werden können.

Vielleicht hast du schon viel über 3D Druck gehört, aber wo und wie beginnt man als Neueinsteiger?

Keine Sorge, dieser Artikel wird dich Schritt für Schritt durch die faszinierende Welt des 3D Drucks führen.

Der 3D Druck hat in den letzten Jahren enorm an Popularität gewonnen, weil man damit Dinge erschaffen kann, die zuvor nur in unserer Vorstellung existierten. Angefangen bei Spielzeug über Schmuck bis hin zu Prototypen - mit einem 3D Drucker kannst du nahezu alles herstellen.

In diesem Artikel werden wir uns mit den Grundlagen des 3D Drucks beschäftigen, die verschiedenen Arten von 3D Druckern erkunden und einige hilfreiche Tipps für den Einstieg geben.

Egal, ob du ein Technikenthusiast, ein Hobbybastler oder ein Unternehmer bist, dieser Leitfaden wird dir helfen, das nötige Wissen über 3D-Drucken zu erlangen und deine ersten Schritte in dieser faszinierenden Welt zu machen. Also schnall dich an und lass uns gemeinsam in die Welt des 3D Drucks stürzen!

1.Einführung in den 3D Druck

Der 3D Druck (auch als additive Fertigung bezeichnet) ermöglicht es, dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht aufzubauen. Im Gegensatz zu traditionellen Fertigungsmethoden wie Fräsen oder Gießen, bei denen Material entfernt oder geformt wird, fügt der 3D Druck Material hinzu, um ein Objekt zu erstellen.

Dieser Prozess basiert auf digitalen Modellen, die in speziellen Softwareprogrammen erstellt werden. Diese Modelle werden anschließend in den 3D Drucker geladen, der diese vorgegebene Aufgabe ausführt und das Objekt Schicht für Schicht aufbaut.

Der 3D Druck hat sowohl in der Industrie als auch im privaten Bereich viele Anwendungsbereiche. In der Industrie wird er zur Herstellung von Prototypen, Ersatzteilen und maßgeschneiderten Produkten verwendet. Im privaten Bereich kann man mit einem 3D Drucker seine eigenen Spielzeuge, Dekorationsgegenstände oder sogar funktionale Objekte herstellen.

2.Wie funktioniert der 3D Druck?

Der 3D-Druckprozess besteht aus mehreren Schritten. Zunächst wird ein digitales 3D-Modell des gewünschten Objekts erstellt. Dieses Modell kann entweder selbst konstruiert oder aus schon einer vorhandenen 3D-Datei importiert werden. Anschließend wird das Modell in eine spezielle Software übertragen, die das Objekt in Schichten aufteilt und Anweisungen für den 3D Drucker generiert.

Der eigentliche 3D-Druckprozess startet, sobald das Material in den 3D Drucker geladen wird. Es gibt verschiedene Arten von Materialien, die für den 3D Druck verwendet werden können, darunter Kunststoffe, Metalle, Keramiken und sogar Lebensmittel. Um die Schichten des Objekts nach und nach aufzubauen, wird das Material erhitzt oder verfestigt. Der 3D Drucker bewegt sich dabei präzise nach den Anweisungen der Software und fügt das Material Schicht für Schicht hinzu, solange bis das Objekt komplett ist.

Hier findest du mehr Informationen rund um die Prozesskette der additiven Fertigung.

3.Vorteile des 3D Drucks

Der 3D Druck bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die ihn zu einer attraktiven Fertigungsmethode machen. Sein größter Vorteil ist die ausgesprochen hohe Designfreiheit. Durch den Schichtaufbau können komplexe Geometrien und organische Formen problemlos umgesetzt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Produktentwicklung und ermöglicht die Realisierung von optimierten und individualisierten Designs.

Ein weiterer Vorteil des 3D Drucks ist die Einsparung von Zeit und Kosten bei der Herstellung von Prototypen. Mit dem 3D Druck können mehrere Variationen eines Designs schnell und kostengünstig gleichzeitig produziert werden. Bei der Optimierung des Bauteils spart man so Zeit und Geld.

Im Vergleich zu traditionellen Fertigungsmethoden, bei denen spezielle Werkzeuge oder Formen hergestellt werden müssen, ist der 3D Druck deutlich schneller und effizienter.

Durch das gezielte Hinzufügen von Material können auch leichtgewichtige Konstruktionen entstehen, die dennoch stark und stabil sind. Dies ist besonders in der Luft- und Raumfahrtindustrie vorteilhaft, wobei so auch eine enorme Menge an Material gespart werden kann.

Hier findest du 10 gute Gründe für einen eigenen 3D-Drucker.

4. Beliebte Anwendungen des 3D Drucks

Der 3D Druck findet in verschiedenen Branchen und Bereichen Anwendung. Eine der bekanntesten Nutzungen des 3D Drucks ist das Prototyping. Unternehmen nutzen den 3D-Druck zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von Prototypen, um die Eigenschaften zu testen, bevor die Erzeugnisse in die Massenproduktion gehen.

In der Medizin hat der 3D Druck ebenfalls groß an Bedeutung gewonnen.

Ärzte nutzen den 3D Druck zur maßgeschneiderten Herstellung von Implantaten und Prothesen, die perfekt auf die individuellen Bedürfnisse der Patienten zugeschnitten sind. Darüber hinaus wird der 3D Druck in der medizinischen Forschung eingesetzt, um Gewebe und Organe zu drucken, die für Transplantationen verwendet werden können.

Die Firma Kriwat GmbH stellt personalisierte Schuheinlagen mittels 3D Druck für ihre Patieten her. Den Artikel findest du hier.

Die Automobilindustrie verwendet die additive Fertigung vor allem für die Prototypenentwicklung, die Herstellung von Werkzeugen und die Produktion von maßgeschneiderten Bauteilen. Durch den Einsatz von additiver Fertigung können Automobilhersteller die Entwicklungszeit verkürzen und die Produktionskosten senken.

Bildquelle: https://www.press.bmwgroup.com/deutschland/article/detail/T0322259DE/industrialisierung-von-3d-druck-schreitet-bei-der-bmw-group-voran?language=de

Auch in der Architektur und im Bauwesen gibt es für den 3D Druck die verschiedensten Anwendungsbereiche.

Architekten nutzen den 3D Druck, um Modelle ihrer Gebäude zu erstellen und deren Design zu visualisieren. Im Bauwesen werden mittels 3D Druck sogar vollständige Gebäude gedruckt, was zu schnelleren und kostengünstigeren Bauprozessen führt.

Sogar in der Lebensmittelindustrie findet die additive Fertigung Anwendung, beispielsweise bei der Herstellung von Schokoladenkreationen oder der Gestaltung von Speisen mit 3D-gedruckten Formen.

Die Einsatzmöglichkeiten der additiven Fertigung sind nahezu grenzenlos.

Bildquelle: https://procusini.com/collections/procusini-research-3d-lebensmitteldrucker

5. Die Wahl des richtigen 3D Druckers für Newcomer

Die Auswahl des optimalen 3D Druckers kann eine Herausforderung sein, da es viele verschiedene Modelle auf dem Markt gibt. Es gibt jedoch einige wichtige Faktoren, die du bei der Auswahl eines 3D Druckers berücksichtigen solltest.

Budget: Setze dir ein realistisches Budget für deinen ersten 3D Drucker. Es gibt Modelle für jeden Geldbeutel. Bedenke aber, dass günstige Drucker möglicherweise nicht die gleiche Druckqualität und Zuverlässigkeit bieten wie preisintensivere Modelle.

Druckqualität: Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Druckqualität. 3D Drucker besitzen unterschiedliche Druckauflösungen und Genauigkeiten. Dies solltest du beim Kauf berücksichtigen und klaren Vorstellungen haben, wofür du den 3D Drucker einsetzen möchtest.

Materialien: Neben der Druckqualität musst du über die notwendigen Materialien nachdenken. Möchtest du einen Filament- oder Kunstharzdrucker?

Während manche 3D Drucker eine breite Palette von Materialien verarbeiten können, sind andere nur für bestimmte Materialien geeignet. Stelle sicher, dass der ausgewählte Drucker die Materialien unterstützt, die du verwenden möchtest.

Support und Community: Gerade in der Anfangszeit gibt es viel Unbekanntes und Neues zu erlernen. Ich empfehle deshalb, mit einem Hersteller zu arbeiten, der auch einen guten Support und auch eine aktive Community bietet. So kannst du viel lernen und dich mit Gleichgesinnten austauschen.

Du möchtest mehr zum Thema 3D Drucker kaufen erfahren? Dann schau dir doch mal diese Seite an: 3D Drucker kaufen – Darauf solltest du beim Kauf achten!

6. Unverzichtbare Materialien und Hilfsmittel für den 3D Druck

Um mit dem 3D Druck loszulegen, benötigst du neben dem 3D Drucker auch einige weitere Materialien und Werkzeuge. Die genauen Anforderungen können je nach Druckermodell und Druckverfahren variieren. Wie bei jeder anderen Technologie auch, muss der 3D Drucker sorgfältig eingerichtet und laufend gewartet werden. Nur so können dauerhaft gute Ergebnisse erzielt werden.

Mit Hilfe von Zusatzgeräten und vielen Zubehörteilen können die Drucke verbessert, Zeit gespart und das Frustrationslevel deutlich gesenkt werden. Glücklicherweise gibt es dafür eine große Auswahl an Zubehör sowie verschiedene Zusatzgeräte wie Filamenttrockner, qualitativ hochwertige Düsen, etc.  

Weiteres 3D Druck-Zubehör findest du hier.

7. Vorbereitung deines 3D-Modells für den 3D Druck

Vor dem Start des Druckes müssen deine 3D-Daten vorbereitet werden. Folgende Schritte solltest du dabei beachten:

Modellierung oder Import:

Erstelle ein 3D-Modell mit Hilfe einer 3D-Modellierungssoftware oder importiere ein vorhandenes Modell.

Slicing:

Verwende eine Slicing-Software, um das 3D-Modell in Schichten aufzuteilen und die Befehle für den 3D Drucker (G-Code) zu generieren.

Druckeinstellungen:

Passe die Druckeinstellungen in der Slicing-Software an, um die gewünschte Schichthöhe, Fülldichte, Auflösung, Geschwindigkeit, etc. festzulegen.

Exportieren:

Schicke nun den G-Code an deinen 3D Drucker.

Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten an ein 3D-Modell zu gelangen. In dem Beitrag Vom 3D-Modell zum 3D-gedruckten Bauteil findest du hierzu mehr Informationen.

8. Einrichten und Kalibrieren des 3D Druckers

Die nächsten Arbeitsschritte vor dem Druck sind die richtige Einrichtung und Kalibrierung deines 3D Druckers. Diese Schritte können je nach Drucker und Druckverfahren unterschiedlich ausfallen. Wir konzentrieren und fokussieren uns speziell auf das FDM-Druckverfahren. Bevor du beginnst, achte auf einen stabilen und festen Untergrund deines 3D Druckers.

Diese wichtigen Schritte musst du beim Einrichten und Kalibrieren unbedingt beachten.

Filament einfädeln:

Führe das Filament durch den Extruder ein und achte darauf, dass es gleichmäßig und ohne Verwicklungen eingezogen wird.

Extruder und Düse vorheizen: Heize den Extruder und die Düse auf die empfohlene Temperatur für das verwendete Filament vor.

Druckbett nivellieren:

Führe eine Druckbett-Nivellierung durch. So stellst du sicher, dass der Abstand zwischen Düse und Druckbett im kompletten Druckbereich identisch ist. Viele 3D Drucker machen dies mittlerweile automatisch.

9. Drucken deines ersten 3D-Objekts

Nachdem du deinen 3D Drucker erfolgreich eingerichtet und kalibriert hast, bist du bereit, dein erstes 3D-Objekt zu drucken. Dabei solltest du die folgenden grundlegenden Schritte befolgen:

1. Datei auswählen:

Wähle die gewünschte 3D-Datei aus der Bibliothek deines 3D Druckers aus oder importiere sie von deinem Computer auf den Drucker.

2. Druck starten:

Starte den Druckvorgang und überwache anfangs in regelmäßigen Abschnitten den Fortschritt des Druckes.

3. Objekt entfernen:

Sobald der Druck abgeschlossen ist, entferne das gedruckte Objekt vorsichtig von der Druckplatte. Anschließend verwende das oben erwähnte 3D Druck-Zubehör, um eventuelle Überhänge oder Stützstrukturen zu entfernen.

10. Fehlerbehebung bei häufigen Problemen im 3D Druck

Während des 3D Drucks können immer wieder Probleme auftreten. Besonders in der Anfangszeit stehen wir oftmals vor Herausforderungen, die uns an die Grenze der nervlichen Belastung bringen können.

Diese kurze Übersicht häufiger Probleme und möglicher Lösungen soll dir helfen, bei Druckfehlern nicht gleich aufzugeben:

11. Weiterentwicklung deiner 3D Druck Fähigkeiten mit neuen eigenen Projekten

Du hast nun die Grundlagen des 3D Drucks erarbeitet und deinen ersten Druck erfolgreich abgeschlossen. Jetzt ist es an der Zeit, deine 3D-Druckfähigkeiten zu erweitern und neue Projekte anzugehen. Hier sind einige Ideen, mit denen du deine Kreativität im 3D Druck voll entfalten kannst:

1. Designe deine eigenen Modelle:

Nutze eine 3D-Modellierungssoftware, um deine eigenen einzigartigen 3D-Modelle zu entwerfen und anschließend zu drucken.

2. Experimentiere mit verschiedenen Materialien:

Probiere einfach verschiedene Materialarten aus. Um unterschiedliche Effekte und Texturen zu erzielen, nutze zum Beispiel Holz-, Metall- oder auch flexible Filamente.

3. Lerne von der Community:

Tritt Online-Foren, sozialen Medien oder lokalen 3D Druck Communities bei. So kannst du dich mit anderen 3D Druck Enthusiasten auszutauschen und gemeinsam an Challenges teilnehmen.

Fazit

Ich hoffe, dieser kleine Leitfaden hat dir geholfen, in die faszinierende Welt des 3D Drucks einzutauchen. Du hast sicher bemerkt, mit einem 3D Drucker kann man unheimlich kreativ sein und viele verschiedene Dinge herstellen und verwirklichen.

Würdest du gerne noch tiefer in die Welt des 3D Drucks eintauchen?

Du brauchst aber dafür noch etwas Hilfe und eine systematische Anleitung?

Da habe ich genau das Richtige für dich.

In meinem E-Book „3D-Druck für Anfänger – Einstieg mit System!“ begleite ich dich Schritt für Schritt vom Modell bis zum fertigen Druck.

Du findest dort alle notwendigen Informationen, die du benötigst, um einen 3D Druck zu starten und erfolgreich auszuführen.

Schau einfach mal rein.  

Die dritte Anwendungsebene neben Rapid Prototyping und Rapid Tooling ist das Rapid Manufacturing (schnelle Fertigung).

Diese Ebene umfasst alle 3D-gedruckten Bauteile oder Modelle, die als Endprodukt verwendet werden. Dieses Endprodukt muss sämtliche Eigenschaften und Funktionen beinhalten, die in der Planung festgelegt worden sind.

Welche Vorteile hat das Rapid Manufacturing zu herkömmlichen Herstellungsmethoden?

Die wichtigsten Ziele des Rapid Manufacturing sind Kostenreduzierung, Steigerung der Qualität, höhere Langlebigkeit durch ergonomische Formen, welche mittels konventioneller Herstellung nur mit sehr viel Aufwand möglich sind.

Gerade bei geringen Stückzahlen bietet diese Anwendungsebene der additiven Fertigung einen großen Nutzen. Durch die werkzeuglose Herstellung der Bauteile werden die Herstellungskosten deutlich gesenkt.

Beim Wechsel der Bauteile entfällt die Maschinenumrüstung sowie der Bau eines neuen Spritzguss-Werkzeug.

Die additive Fertigung hat kaum Einschränkungen bei Design und Komplexität der Bauteile. Das ermöglicht neue Denkansätze bei der Produktentwicklung und spart am Ende auch Ressourcen.

Mit Rapid Manufacturing können individuelle Kundenwünsche schnell und kostengünstig realisiert werden. Dabei müssen „nur“ die 3D-Daten an die Vorstellungen des Kunden angepasst werden.

Da keine teuren Werkzeuge angefertigt werden müssen, sind nur die Kosten für die Bauteile zu tragen. Das Investitionsrisiko wird dadurch gesenkt. Auch Lagerkosten, Transportkosten und mögliche Entsorgungskosten entfallen, da nur die erforderliche Stückzahl rentabel produziert werden kann.

Aufgrund der Vielzahl der zur Verfügung stehenden Materialien sind die Anwendungsgebiete sehr facettenreich.

Kostenreduzierung in der Logistik

Das Rapid Manufacturing hat die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden, revolutioniert und ermöglicht es Unternehmen, durch kürzere Produktionszyklen Zeit und Geld zu sparen. Wenn Unternehmen verstehen, wie sie die Materialauswahl und andere Kostenfaktoren optimieren können, können sie ihre Kosten weiter senken und ihre Produkte schneller auf den Markt bringen.

Auch die damit verbundene reduzierung von Logistik- und Versandkosten sollten mit berücksichtigt werden. Jede Entscheidung, von der Materialauswahl bis hin zum Standort der Produktionsanlagen, kann sich auf die Transportkosten auswirken. Diese Faktoren sind der Schlüssel zur Entwicklung einer kosteneffizienten Fertigungsstrategie.

Häufige verwendete Materialien:

• Metalle (Aluminium, Edelstahl, Werkzeugstahl, Kupfer, Inconel)
• Kunststoffe (PA12,PA11,TPU,PEEK)
• Keramik

Welche Drucktechnologie eignet sich für das Rapid Manufacturing?

FDM, FLM, FFF - Druckverfahren

• Materialien: Kunststoffe, Verbundwerkstoffe, Metalle
• niedrige Stückzahlen (1-50)
  

Im Vergleich zu anderen Druckverfahren ist es ein langsames Verfahren. Es ist eher nicht für das Rapid Manufacturing geeignet.

SLA, PJ, MJM - Druckverfahren

• Material: Resin(Kunstharz)
  
• bei komplexen Geometrien und hoher Oberflächenqualität
• mittlere Stückzahlen (1-1000).

Langlebigkeit sollte eine geringere Priorität haben, da die Kunstharze durch UV-Strahlen weiter nachhärten können. Die Bauteile können spröde werden.

SLS und MJF - Druckverfahren

• Material: Kunststoffe
  
• bei Funktionsteilen mit großer Haltbarkeit (Bauteile mit Clipfunktion) und beweglichen Teilen (z.B. Scharniere)
• große Stückzahlen bis 10000 Stk.

SLS, SLM und DMLS - Druckverfahren

• Material: Metalle
  
• für Industrie, Medizin und Dentalbranche können Einzelprodukte „kostengünstig“ hergestellt werden.
• niedrige Stückzahlen (1-150)
  

Diverse Nachbearbeitungen sind notwendig und müssen immer mit einkalkuliert werden.

Welche Branchen nutzen Rapid Manufacturing?

Rapid Manufacturing ist für eine Vielzahl von Branchen von Vorteil, z. B. für die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik, den industriellen Werkzeugbau und im Konsumgüterbereich.

• Biotechnologie
• Dentallabore
• Akustik – z.B. Hörgeräte
• Medizin – z.B. Prothesen
• Automobilhersteller
• Luft- und Raumfahrt
• Maschinenhersteller

Neben dem Rapid Prototyping und dem Rapid Manufacturing ist das Rapid Tooling eine weitere Anwendungsebene für den 3D-Druck.

Wie war der Ur-/Ist-Zustand beim Werkzeugbau?

Die Herstellung von Werkzeugen für die Spritzgusstechnik ist sehr zeit- und kostenintensiv. Der Zeitraum von der Idee bis zum fertigen Werkzeug kann schnell mehrere Monate betragen und nicht selten liegen die Kosten im fünfstelligen Bereich und höher.

Werkzeuge sind ein entscheidender Faktor, wenn wir eine gute bis sehr gute Bauteilqualität erreichen wollen.  Diese Werkzeuge werden mit den herkömmlichen Bearbeitungsmethoden wie CNC-Fräsen, Erodieren und Schleifen auf den entsprechenden Maschinen hergestellt.

Diese spanende Bearbeitung hat Grenzen bzw. Einschränkungen.

Beispielsweise können die notwendigen Kühlbohrungen nur gerade in das Werkzeug eingearbeitet werden. Es kann dadurch zu unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten beim späteren Spritzgussbauteil kommen, da die Bauteilkonturen nicht nur geradlinig verlaufen. 

Das Werkzeug besteht mindestens aus zwei Teilen, in denen die Negativform des herzustellenden Bauteils eingearbeitet ist. Der gewünschte Kunststoff wird in diese Negativform eingespritzt.

Das ist nur eine sehr einfache Beschreibung des Spritzgusses. Wenn du mehr über die technischen Aspekte des Werkzeugbaus wissen möchtest, kann ich dir diese Seite und das folgende Video empfehlen.

Neben dem Spritzguss werden auch in anderen Bereichen Formwerkzeuge gebraucht.

Der Vakuumguss zum Beispiel benötigt Tiefziehwerkzeuge, Presswerkzeuge kennen wir zum Beispiel bei der Herstellung von Getränkedosen.

Wie funktioniert Rapid Tooling?

Wir unterscheiden auch beim Rapid Tooling wieder zwei Bereiche.

Direct Tooling - das Herstellen von Werkzeugen, die auch für die langfristige Produktion von Bauteilen gedacht sind.

Die andere Variante ist das Prototype Tooling. Das Werkzeug wird nur hergestellt, um den Entwurf eines Modells bzw. einer gewünschten Form abzubilden.

Unser Interesse gilt hauptsächlich dem Direct Tooling.

Wie im Video oder im verlinkten Artikel genauer beschrieben, besteht ein Spritzgusswerkzeug aus vielen Einzelteilen (z.B Formplatte, Auswerferbolzen, Führungsbolzen, etc.).

Beim Rapid Tooling werden nicht alle Komponenten gedruckt, sondern nur die Werkzeugeinsätze inklusive Kühlkanäle oder spezielle Schieberelemente. Dabei werden die Kühlkanäle konturnah konstruiert, um die Zykluszeiten zu reduzieren und den Verzug von Bauteilen zu minimieren.

Durch das Verkürzen der Zykluszeiten steigern wir die Produktivität der Spritzgussanlage.

Für das Rapid Tooling werden Metalle, wärme resistente Kunststoffe und Mineralien, zum Beispiel Sand, verwendet.

Die Haltbarkeit der Werkzeuge kann je nach Druckmaterial sehr unterschiedlich ausfallen.

In vielen Fällen wird ein Formeinsatz gedruckt, das in die Formplatte mit eingeschraubt wird.

Hier findest du einen interessanten Beitrag von Formlabs.

Werkzeuge aus Metall können Teile im sechsstelligen Bereich produzieren, deshalb spricht man hier spricht man von Hard-Tooling.

Werkzeugformen aus Kunststoff sind eher für Kleinserien geeignet. Nach etwa 100-200 Stück wird die Werkzeugform unbrauchbar. Hier wird vom Soft-Tooling gesprochen.

Je nach Material des gedruckten Spritzgusswerkzeug muss der Anpressdruck der Spritzgussmaschine angepasst werden.

Das Thema Rapid Tooling ist sehr umfangreich und kann noch in weitere Unterkategorien gegliedert werden. Auch eine indirekte Herstellung von Formen und Werkzeugen ist mit Hilfe eines gedruckten Ur-Modells möglich.

Eine Erläuterung sämtlicher Details würde jedoch hier den Rahmen sprengen.

Daher möchte ich weiter auf das allgemeine Rapid Tooling konzentrieren und dessen Besonderheiten bzw. Vorteile gegenüber der herkömmlichen Werkzeugherstellung aufzeigen.

Welche Vorteile hat das Rapid Tooling im Vergleich zur herkömmlichen Werkzeugerstellung?

Welche Drucktechnologien eignen sich für Rapid Tooling?

Geeignete 3D-Druckverfahren für das Rapid Tooling sind SLA, PJ, und MJM- Druckverfahren.

Diese bestechen vor allem durch ihre Genauigkeit und dessen glatten Oberflächen der gedruckten Werkzeuge heraus.

Hierbei ist zu erwähnen, dass nur bestimmte Materialien mit den notwendigen Eigenschaften wie Temperaturbeständigkeit und Festigkeit verwendet werden können.

Mit Resin(Kunstharz) gedruckte Formen und Werkzeuge sind eher dem Soft-Tooling zuzuordnen.

Hier findest du einen interessanten Beitrag von Stratasys.

Auch das FDM- Druckverfahren kann für Rapid Tooling genutzt werden.

Wenn man an die Oberflächenqualität der Kunstharz-Drucker erreichen möchte, ist jedoch eine leichte Nachbearbeitung notwendig.

Eine für mich sehr interessante Lösung bietet die Firma Mark3D an.

Das SLS-Verfahren ist für Rapid Tooling äußerst wichtig.

Damit können Hochleistungskunststoffe verarbeitet werden. Durch das Verschmelzen einzelner Pulverkörner entstehen stabile und druck beständige Bauteile.  

Beim SLS-Verfahren können Kunststoffe, Metalle und Sand verarbeitet werden.

Werkzeuge, die mit dem SLS-Verfahren hergestellt werden, müssen meist nachbearbeitet werden, da ihre Struktur etwas rau ist. Die Nachbearbeitung kann mechanisch (Zerspanung) aber auch chemisch (Chemisch Glätten) erfolgen.

Die Firma Igus bietet ein hausinternes Verfahren an, das print2mold. Mit diesem Verfahren können Spritzgussteile aus 3D gedruckten Formen hergestellt werden.

Eine weitere Möglichkeit, 3D-gedruckte Werkzeuge herzustellen, ist das DMLS-Druckverfahren.

Dabei wird Metallpulver mit einem Laser verschmolzen. Je nach Anforderung an das Werkzeug muss hier ebenfalls mechanisch nachgearbeitet werden.

Diese Formen und Werkzeuge sind beim Hard-Tooling einzuordnen.

Was wird beim Rapid Tooling empfohlen?

Gerade beim Rapid Tooling ist eine gute Software unersetzlich. Besonders Simulationsprogramme, welche die Temperaturverlauf und die Spannungsverteilung im Bauteil anzeigen, können sehr hilfreich sein.

So können Prozessparameter schon vor der Produktion angepasst und optimiert werden.

Im Endeffekt steigt dadurch die Produktivität der Anlage und die Bauteilqualität.

Was sollte beim Rapid Tooling beachtet werden?

•  Nicht alle Druckverfahren eigenen sich dafür.
• Die geeigneten Verfahren unterscheiden sich stark in Langlebigkeit bzw. Haltbarkeit der Formwerkzeuge
• Je nach Material des Druckwerkzeuges muss der Anpressdruck der Spritzgussmaschine reduziert werden.
• Die gedruckten Werkzeugeinsätze müssen oftmals mechanisch nachbearbeitet werden, um die Oberflächenqualität zu verbessern.

Der 3D Druck befasst sich mit verschiedenen additiven Technologien. Der Begriff additive Fertigung bezieht sich auf das Hinzufügen von Material, also auf den Schichtaufbau. Die heutigen 3D Drucker können Komponenten aus Kunststoffen, Metallen und Keramiken generieren. Im Vergleich zu materialabtragenden Arbeitsverfahren ist die additive Methode sparsamer, außerdem profitierst Du von den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der zukunftsweisenden Technik.

Wichtige Anwendungen für den 3D Druck

Die folgende Liste gibt Dir einen Überblick über die wichtigsten Anwendungen:

• Prototypen
• Messemodelle
• Architekturmodelle
• Reliefkarten
  
• Spritzgusswerkzeuge
  
• Kleinserien und Werbegeschenke
• Produktdesign
• Ersatzteile
• medizintechnische Komponenten
• Hobby-Modellbau
• Computerfiguren
  

In der Industrie kommen Sie für die Fertigung von mechanischen Bauteilen wie Griffe, Gussformen und Gehäuseteile zum Einsatz. Als Beispiele sind Scharniere für Leichtbau-Türen zu nennen, Gehäuse für Hörgeräte und Strukturteile für Spezialmaschinen. Wenn du mehr über die Geschichte des 3D Drucks erfahren möchtest, dann schau einfach mal hier vorbei.

Welche Möglichkeiten hast Du, wenn Du selber 3D Drucken möchtest?

Um selber 3D-Modelle herzustellen, brauchst Du einen 3D Drucker, der zu Deinen Bedürfnissen passt. Du kannst Dir die Hardware kaufen oder, wenn Du nur selten an gedruckten Objekten interessiert bist, einen leihen oder mieten.

Wenn Du einen 3D Drucker kaufst, kannst Du diesen nach Belieben nutzen. Allerdings solltest Du vor dem Kauf die Produkte auf dem Markt vergleichen, um das richtige Modell zu finden. Die leistungsstarken 3D Drucker sind recht kostspielig, umso wichtiger ist es, eine gute Auswahl zu treffen.

Einige Anbieter vermieten diese für einen bestimmten Zeitraum. Zu einem solchen Angebot gehört oft auch das Zubehör, das Du für Deine 3D Drucker benötigst und direkt beim Hersteller bzw. Anbieter kaufen kannst. Bei dieser Mietoption solltest Du rechtzeitig prüfen, ob er zum gewünschten Zeitpunkt verfügbar ist.

Ein Fablab bietet die Möglichkeit, die hier vorhandenen Maschinen zu nutzen. Das internationale Netzwerk von lokalen Labs fördert Erfinder und stellt ein umfassendes technisches Equipment zur Verfügung. Die Hardware und Programme kannst Du teilweise reservieren. Die Nutzung der Fablab Technik erfordert einen verantwortungsbewussten Umgang und einen Beitrag zur Dokumentation.

Wie entsteht ein 3D-Modell?

Damit Du ein Modell mit dem 3D Drucker erzeugen kannst, brauchst Du erst einmal die digitale Vorlage. Diese stellt das physische Objekt in digitaler Form dar. Bei dem 2D Druck brauchst Du eine Bildvorlage oder eine Textdatei, die ausgedruckt wird. Hier ist ein entsprechendes dreidimensionales Modell die Grundlage.

Du kannst das 3D-Modell mithilfe eines CAD-Programms konstruieren oder einen 3D Scanner einsetzen, um dadurch das Originalobjekt zu digitalisieren. So entsteht Dein digitales 3D-Modell. Verschiedene Formate sind möglich:

• Zu den Favoriten gehören CAD-Formate wie STP und IGES. Die CAD-Konstruktionsdaten beinhalten zahlreiche Detail-Informationen. Allerdings ist die Umwandlung (Reverse Engineering) der STL in STP recht anspruchsvoll.
  

• Meshformate oder Gitternetzlinienmodelle erlauben einen direkten Druck. Typische Mesh-Dateiformate sind STL für einfarbige Modelle, OBJ (einfarbig/farbig), WRL/VRML und PLY (beide farbig).

Wissenswertes zu CAD

Für eine umfassende Funktionalität werden die Programme durch Berechnungen, Simulationen und CNC-Programmerstellung ergänzt. Auf der Basis des virtuellen Modells wird nun das reale Objekt erzeugt.

Details zu CAM

CAM-Programme haben beim 3D Druck die Aufgabe, wichtige Informationen bezüglich Drucktemperatur, Füllmengen und stützenden Strukturen zur STL Datei hinzuzufügen. CAM steht für computer-aided manufacturing. Im Zusammenhang mit dem 3D Drucker und dem Schichtaufbau spricht man auch von dem Slicer Software. Dieser zerlegt das Werkstück, unter der Einflussnahme deiner eingestellten Parameter, in einzelne Schichten, diese dann zu einem G-Code umgewandelt werden. Das Slicer-Programm muss mit Deinem 3D Drucker kompatibel sein, damit sie perfekt funktionieren. Oft erhältst Du diese Software kostenlos zum Drucker dazu.

G-Code

Beim G-Code handelt es sich um eine ältere Programmiersprache, die auch für CNC-Maschinen verwendet wird. Er liefert dem Drucker genaue Anweisungen, wo das Material hinzugefügt werden soll. Das G steht für den Befehl „go to“: Der Drucker bekommt also die Anweisung, zu einer bestimmten Position zu fahren.

G-Code Beispiel

Beispiel Satznummer 25:

G1 X97.154 Y82.720 E2.09541 F1800

G1: Linearinterpolation Bewegung (Geradlinige Bewegung)

Der Druckkopf bewegt sich zu den Koordinaten (X97.154, Y82.720), und extrudiert 2.09541 mm Filament.

Das "F" in dieser Satzzeile sagt der Maschine, was für eine Vorschubgeschwindigkeit er benutzen soll. In diesem Fall wäre es 1800mm/min.

Der G-Code ist nicht vollständig standardisiert, deswegen kann es passieren das jeder 3D Drucker darauf anders reagiert. Deshalb sollte jeder G-Code entsprechend dem 3D Drucker neu generiert werden, um Komplikationen oder größere Schäden zu vermeiden.

Druckvorbereitung und Nachbearbeitung

Der 3D Druck ist inzwischen über drei Jahrzehnte alt und es gibt mehrere Verfahren. Abhängig von der Größe und Geometrie des Modells zieht sich der Druck oft über einige Stunden hin oder dauert sogar mehrere Tage lang. Die schnellsten 3D Verfahren bauen mehrere cm in der Stunde auf, wie es beispielsweise bei CLIP von Carbon 3D der Fall ist. Bei anderen Drucksystemen liegt die Leistung bei nur wenigen mm in der Stunde.

Vor jedem 3D Druck ist eine gewisse Vorbereitung zu treffen. Dadurch können wir unvorhergesehen Probleme ausschließen oder zumindest minimieren. Das hängt natürlich von dem Druckverfahren und der Qualität des 3D Druckers ab. Hier mal ein paar Beispiele die ich persönlich bei FDM-Drucker als Vorbereitung mache.

• Ausrichten des Drucktisches in der Z-Achse (Nivellierung)
• Düsenreinigung vor jedem Druck
• Druckplatte säubern bzw. mit Tapband bekleben
  
• Spannung der Zahnriemen überprüfen
• Leichtgängigkeit der X- und Y-Achse 
• Parallelität der Bewegungswellen überprüfen
• Probedruck bei neuem Material

Bei den meisten 3D Druckverfahren ist eine Nachbearbeitung unverzichtbar. Wie umfangreich diese Arbeit ist, hängt vom Verfahren und von der Beschaffenheit des Bauteils ab.

Was gibt es für 3D Druckverfahren?

Für den Hobby-Einsatz bieten sich FDM/SLA/DLP 3D-Drucker an. Teilweise kosten diese nur ein paar hundert Euro, doch die Preise können auch bis zu 4.000 Euro hochgehen. Die Qualität der Druck-Erzeugnisse ist recht ordentlich, auch wenn die einfacheren 3D-Drucker nicht so zuverlässig und präzise arbeiten wie eine industrielle Druckerausstattung.

Bei den Maschinen für die semi-professionelle Nutzung findest Du ebenfalls FDM und SLA/DLP Drucker. Hier gibt es außerdem Lasersinteranlagen(SLS). Die Preise beginnen bei 5.000 Euro und gehen hoch bis zu 45.000 Euro.

3D Drucker für die Industrie sind besonders leistungsstark. Sie haben einen hohen Durchsatz, arbeiten sehr genau und schaffen Spitzenleistungen. Hier findest Du Spezialanlagen für Sub-Nanostrukturen, Lasersinteranlagen sowie Großraum-Metalldrucker. Abhängig von der Größenordnung liegen die Kaufpreise zwischen 150.000 und 800.000 Euro oder sogar noch höher.

Welche Materialien lassen sich verarbeiten?

Die aktuellen 3D Drucker können eine Vielzahl von Materialien verarbeiten. Zu den vorwiegend eingesetzten Materialien zählen Kunststoffe, Metalle sowie Keramiken. Im Folgenden erhältst Du einen kurzen Überblick über die wichtigsten Baustoffe.

• Thermoplaste wie ABS, Polycarbonat, Polyamid usw. eignen sich als beständige Kunststoffe für die industrielle Nutzung. Die typischen Druckerverfahren für Thermoplaste sind HP Jet Fusion sowie SLS und FDM.
  

• Im Modellbau und der Musterfertigung sind Kunstharze die Favoriten. Hier kommen Druckerverfahren wie Polyjet und Stereolithografie zum Einsatz.
  

• Der 3D Druck von Metallen befasst sich mit der Herstellung von Objekten aus Stahl, Titan und Aluminium. Auch Legierungen sind möglich.
  

• Keramik kann ebenfalls als 3D-Druck entstehen, allerdings ist der Keramikdruck noch relativ neu.

Die Möglichkeiten des 3D Drucks erweitern sich kontinuierlich. Inzwischen können auch Spezialstoffe wie Gips und Beton, Nudelteig und Schokolade in 3D gedruckt werden. Sogar Biomaterialien und lebende Zellen lassen sich dreidimensional drucken. Die additive Fertigung ist damit eine zukunftsträchtige Technologie, die sich für ein umfassendes Anwendungsgebiet eignet.

Am Anfang seiner Entwicklung wurde der 3D-Druck als Rapid Prototyping bezeichnet.

Da aber die Entwicklung dieser Technologie weiter rasant wächst, ist das Rapid Prototyping neben Rapid Tooling und Rapid Manufacturing, heute eine von drei großen Anwendungsebenen.

Wie war der Ur-/Ist-Zustand beim Entwickeln von neuen Bauteilen?

Der Begriff „Rapid Prototyping“ beschreibt genau das Aufgabengebiet, wofür der 3D-Druck anfänglich entwickelt wurde, nämlich für die schnelle Fertigung von Prototypen.

Die günstigen Preise, die wir von Kunststoffbauteilen kennen, können nur bei einer Massenproduktion erzeugt werden. Die Entwicklungszeit von neuen Produkten, angefangen bei der Idee über die Konstruktion bis zur Marktreife kann oftmals Jahre dauern.  

Dies alles kostet viel Geld. In einigen Fällen war die Entwicklungszeit so lange, dass der Markt sich schon längst wieder verändert hat und das Produkt dadurch keine Abnehmer fand.

Genau hier sollte der 3D-Druck in die Entwicklungskette einbezogen werden.

Schon während der Entwicklungsphasen sollten die ersten Prototypen mittels 3D-Druck hergestellt werden, um das Produkt schnell an die sich verändernden Märkte anzupassen, zu können.

Welchen Einfluss hat das Rapid Prototyping auf die Entwicklung?

Plötzlich konnte man schon nach kurzer Zeit die ersten Bauteile in den Händen halten und hatte die Möglichkeit, eventuelle Probleme zu erkennen und gleich zu lösen.

Dabei konnte und kann der 3D-Druck in den verschiedensten Produktentwicklungsphasen eingesetzt werden.

Firmen, die den 3D-Druck nutzten, verschafften sich somit einen erheblichen Wettbewerbsvorteil gegenüber der Konkurrenz.

Welche Rapid Prototyping Anwendungen gibt es heute und wo hat es sich ausgezahlt?

Designmodell

Designmodelle sind besonders gefragt, wenn man Menschen von seiner Idee überzeugen und begeistern will.

Anhand eines solchen Modells können Maße, optische Besonderheiten aber auch Haptik des Endproduktes realistisch dargestellt werden.

Diese Prototypenart wird meist in allen Phasen der Produktentwicklung genutzt, um ein besseres Gefühl bzw. Gespür für das richtige Endprodukt zu bekommen. So kann der Einsatz von verschiedenen Materialien und deren spezieller Eigenschaften mit einem Designmodell realitätsnah dargestellt und getestet werden.

Welche Anwendungen gibt es für Designmodelle?

•  Schmuck
•  Figuren
•  Messemodelle
•  Fahrzeugmodelle

Funktionsmodell

Wie der Name schon sagt, wird mit dieser Art Prototyp das Bauteil auf die gewünschte Funktionalität analysiert. Dabei werden Maße, Formen aber auch realitätsnahe Belastungstests mit diesen Funktionsmodellen geprüft.

Dabei ist es wichtig, dass das Druckmaterial dem späteren Fertigungsmaterial so ähnlich wie möglich ist. Nur so können die richtigen Schlüsse bei möglichen Problemen gezogen werden.

Funktionsmodelle werden häufig zum Testen von Baugruppen verwendet, um Verbesserungen bzw. Einsparrungen frühzeitig zu erkennen.

Welche Industriezweige bzw. Anwendungen gibt es für Funktionsmodelle?

• Automotiv
• Luftfahrt
• Maschinenbau
• Modellbau

Anschauungsmodell

Bei dieser Prototypenart spielt der 3D-Druck eine immer wichtigere Rolle. Gerade Architekten, Designer und Ingenieure können die Wünsche ihrer Kunden in wenigen Tagen realitätsnah darstellen.

Mittlerweile kann man schon fast alles mit CAD- oder Grafik Programmen darstellen und zeigen. Doch jeder Mensch liebt es, sein zukünftiges Produkt „anzufassen“, also in der Hand zu halten, zu betrachten, zu testen und Anderen zu zeigen.

Da Anschauungsmodelle oftmals nur in geringen Stückzahlen benötigt werden, ist der 3D-Druck dafür ein beliebtes und rentables Fertigungsverfahren.

Alle Modelle können maßstabsgetreu und mittlerweile auch in Vollfarbe gedruckt werden. Diese Anschauungsmodelle sind auf jeder Messe ein „Eyecatcher“ und ziehen die Besucher magisch an.

Neben den Architekten nutzen auch weitere Industriezweige diese Form des 3D-Drucks.

Sie nutzen diese Modelle zu Präsentationszwecken und können das Interesse der Käufer damit merklich steigern.

Welche Industriezweige bzw. Anwendungen gibt es für Anschauungsmodelle?

• Demo-Baugruppen
• Architektur
• Replikat von alten Gegenständen
• Reliefkarten
  
• Lehrmodelle für die Medizin

Welche Vorteile hat das Rapid Prototyping?

Der größte Vorteil bzw. Nutzen von Rapid Prototyping ist das Herstellen von Musterteilen in sämtlichen Entwicklungsphasen eines Produktes.

Sobald das 3D-Modell vorhanden ist, kann auch schon der 3D-Druck und damit die Produktion beginnen.

Eventuelle Konstruktions- oder generelle Planungsfehler werden frühzeitig erkannt, wodurch Zeit, Geld und Material eingespart wird.

Komplexe und individualisierte Bauteile können somit schon während der Entwicklungsphasen auf Markttauglichkeit geprüft und notwendige Testläufe durchgeführt werden.

Neben den technischen Vorteilen, die das Rapid Prototyping den Entwicklern, Konstrukteuren und Ingenieuren bietet, ist auch der relativ „leichte“ Umgang mit den 3D-Druckern nicht außer Acht zu lassen.

3D-Drucker können nach einer Grundausbildung von den Mitarbeitern, die das Projekt betreuen, selbst bedient werden. Gut ausgebildete Fachkräfte aus den unterschiedlichsten Bereichen wie Fräsen, Drehen, Erodieren etc. müssen nicht aus der sonstigen Produktion abgezogen werden. 

Im Laufe des Entwicklungsprozesses werden auch andere Abteilungen auf das Rapid Prototyping aufmerksam. Marketing und Vertrieb nutzen mit Hilfe verschiedener Musterteile den Markt zu analysieren und gegebenenfalls neue Kunden dafür gewinnen.

Welche Drucktechnologie eignet sich für das Rapid Prototyping?

Grundsätzlich eigenen sich alle 3D-Druckverfahren für das Rapid Prototyping.

Bevor man ein Druckverfahren auswählt, sollte man sich Gedanken über die Verwendung des Bauteils bzw. Prototypen machen, zum Beispiel:

• Wofür soll es eingesetzt werden?
• Welche technischen Eigenschaften muss es aufweisen?
• Reicht eine Visualisierung des 3D-Modells aus oder sollte es so nah am Endprodukt wie möglich sein?

Worauf sollte beim Rapid Prototyping geachtet werden?

•  Allgemeine Toleranzen bei den Druckverfahren müssen berücksichtigt werden.
• Je nach Anwendungsfall des Prototyps wird das dafür passende Druckverfahren ausgewählt.
• Mechanische Nachbearbeitungen sind nicht bei allen Druckverfahren möglich.

Neben dem Herunterladen der Druckdateien von den Content-Plattformen und dem selbstständigen Erstellen von 3D Modellen bietet der 3D Scan eine weitere Möglichkeit, das notwendige 3D-Druckmodell zu erhalten.

Der 3D Scanner vermisst einen realen Gegenstand in Breite, Höhe und Tiefe. Je nach Scan-Verfahren werden auch die entsprechenden Farbinformationen mit erfasst.

Wie beim 3D-Druck gibt es auch beim 3D Scan unterschiedlichste Verfahren, die je nach Anwendungsfall eingesetzt werden können.  

Bei einigen Anwendungen ist der 3D Scan häufig die einzige Möglichkeit, die erforderlichen 3D-Daten zu erstellen.

Beispiele dafür sind:

• Archäologische Objekte
• Skulpturen
• Reliefkarten
  
• Denkmalgeschützte Objekte
• Vermessung von Gebäudestrukturen
• Organe und Anschauungsmodelle
• 3D-Porträs von Menschen
• Soll-/Ist-Vergleich von gefertigten Bauteilen
• Verschleißprüfung
• Dental Scans

Bei dieser breiten Palette von Anwendungen sind die Anforderungen an Qualität, Genauigkeit und mögliche Scangröße der 3D Scanner sehr vielseitig.

Die 3D-Datengewinnung erfolgt in den meisten Fällen mit Licht. Erfasst werden dabei „nur“ die äußeren Konturen. 3D-Daten von eventuellen Hohlräumen oder Kanälen im Bauteil bleiben bei den meisten Scanverfahren unberücksichtigt.

Für die Erfassung der inneren Strukturen müssen wir auf die vor allem in der Medizin bekannten Scanverfahren wie CT (Computertomografie) und MRT (Magnetresonanztomografie) zurückgreifen.

Bevor wir die einzelnen 3D Scanverfahren näher erläutern, schauen wir uns zunächst den Prozessablauf eines 3D Scans an.

Worauf müssen wir achten? Welche einzelnen Schritte sind notwendig, um ein fehlerfreies 3D Modell zu erhalten.

Prozessablauf: Vom 3D Scan zum 3D Modell

Der Gedanke, dass aus einem einfachen 3D Scan sofort ein fertiges 3D Modell geliefert wird, wäre einfach zu schön, um wahr zu sein.

Je nach Scansystem fallen nach dem Scan mehr oder weniger umfangreiche Nachbearbeitungen an.

Beim 3D Scan wird das Objekt in der Regel mit einem Laser abgetastet bzw. gescannt.

Während dieses Abtastens entsteht eine große Menge von Daten und Konturpunkten, die danach in einem gemeinsamen Koordinatensystem zu einer Punktwolke zusammengefügt wird.  

Anschließend wird mit Hilfe der passenden Software eine Flächenrückführung erzeugt.

Aus anfänglich einem Punkt werden zwei, drei oder mehr Punkte. Aus diesen werden Linien oder Kurven erzeugt. Durch diese Kurven und Linien entstehen dann Flächen (Polygone). Daraus wiederum entwickelt sich ein Polygonnetz.

Daraufhin wird die Oberfläche des Objektes mit einem Dreiecksnetz überzogen, die sogenannte Triangularisation.

Das gesamte Modell muss über eine geschlossene Oberfläche verfügen.

Dieses nun erzeugte Flächenmodell kann nun als druckbare Datei( -.stl,-.3mf, -.obj) exportiert werden. 

„Theoretisch“ könnte diese Datei nun gedruckt werden.

Aber…

Meistens ist diese noch nicht ausreichend für ein gutes und brauchbares Druckergebnis.  

Folgende Arbeitsschritte sollte man deshalb noch ausführen:

Worauf sollte beim 3D Scan generell geachtet werden?

• Erarbeiten einer Scan-Strategie – Wie muss das Bauteile gescannt werden, um auch verdeckte Kanten und Hinterschnitte zu erreichen?
• Größe des Scan Objekts -Welches Scansystem ist zu nutzen?
• Anwendung des Scans - 3D-Druck, Animation oder virtual reality?
• Art der 3D Scanner - Auflösung, Genauigkeit und Scandauer?
• Passende Software – Wird damit das gewünschte Endergebnis erreicht?
• Spiegelnde oder tiefschwarze Oberfläche – Wird eine Vorbehandlung mittels eines besonderen Sprays (z.B. Kreidespray) notwendig?

Welche 5 großen 3D Scan Verfahren stehen uns zur Verfügung?

1.Fotogrammetrie

Die Fotogrammetrie ist ein kontaktloses Scan-Verfahren, welches anhand von 2D-Bildern ein 3D Modell generiert. Diese Bilder können mit handelsüblichen Kameras oder Smartphones fotografiert werden. Dabei sollte auf gute Lichtverhältnisse geachtet werden.

Je mehr Fotos vorhanden sind, desto besser ist die Qualität des 3D Modells. Natürlich benötigt die Verarbeitung der Daten auch mehr Zeit.

Die Generierung des 3D Modells übernimmt anschließend die Software. Einige Programme erstellen diese Berechnung innerhalb einer Cloud.

Dieses Scan-Verfahren ist für den Einstieg in den 3D Scan gut geeignet, da die Investitionskosten gering sind.

Anwendungsbereiche:

Die Fotogrammetrie wird beispielsweise bei der Vermessung von Gebäuden und dem Erzeugen von 3D-Daten landschaftlicher Reliefkarten genutzt. Drohnen eröffnen uns heute die Möglichkeit, Fotos aus allen Betrachtungswinkeln zu erstellen. 

Der Detailgrad ist im Vergleich zu den anderen Scanverfahren eher gering aber für viele Anwendungen vollkommen ausreichend. Hier spielt der gute Kostenfaktor eine entscheidende Rolle.

Software:

Agisoft Photo Scan, AliceVision-Meshroom, insight3d, smoothie-3d, elcovison 10, PIX4D, RealityCapture

Dienstleister:

2.Streifenlichtscan

Ein deutlich umfangreicheres und wesentlich kostenintensiveres Scan-Verfahren ist der Streifenlichtscan, auch bekannt als Projektorscan.

Wie bei der Fotogrammetrie wird auch hier mit Kamerabildern gearbeitet, zusätzlich aber wird noch ein Projektor eingesetzt.

Mit Hilfe des Projektors wird ein codiertes Streifenmuster auf das Bauteil projiziert. Eine winkelversetzte Kamera macht davon zahlreiche Bilder. Diese verzerrten Streifenmuster werden danach in der Software in ein 3D Modell umgewandelt. Dabei sind Auflösung und Genauigkeit sehr hoch.

Dieses Verfahren wird oft im industriellen Bereich, beispielsweise beim Einscannen von Maschinenbauteilen oder Kulturgütern eingesetzt.

Anwendungsbereiche:

Maschinenbau, Archäologie, Dentalbranche

Hersteller:

Hexagon, Artec3d, Creaform, RangeVision, Shining3D, Faro

Dienstleister:

3.Laserscannen

Beim Laserscannen wird das Objekt von einem Laserstrahl abgetastet. Dabei wird die Wellenlänge des Lasers und deren Ablenkung genau gemessen.

Dieses Scan-Verfahren ist sehr genau, der Scan-Vorgang kann aber sehr lange dauern, da der Laser das ganze Objekt abfahren muss.

Anwendungsbereiche:

Architektur und Innenausbau, Unfallrekonstruktion, Automobil-, Flugzeug- und Maschinenbau, Denkmalschutz und Museen

Hersteller:

Faro, Leica, Trimble

Dienstleister:

4.Computertomografie

Bei der Computertomografie wird das Objekt mittels Röntgenstrahlen durchstrahlt.

Es werden Schnittbilder zeugt, die wieder zu einem 3D-Modell zusammengeführt werden.

Dieses Verfahren funktioniert nur bei Materialien, die diese Strahlen auch aufnehmen können, zum Beispiel Kunststoffe, Keramiken oder Knochen.

Besonders dicke Metalle aus Eisen oder Stahl sind dagegen nur schwer zu röntgen.

Aufgrund des Durchdringens dieser Strahlen können auch innere Strukturen bzw. Hohlräume erfasst und dreidimensional dargestellt werden (z.B. Kunstgegenstände).

Computertomografie ist das einzige Scan-Verfahren, welches innere Strukturen erfassen kann.

Dienstleister:

5.Infrarotscan

Der Infrarotscan arbeitet auch ähnlich wie die Laserscanner. Der kleine, aber feine Unterschied bei diesem Scanverfahren ist die Tatsache, dass die angestrahlte Objektoberfläche um wenige zehntel Grad erwärmt wird.

Die absorbierte Wärmeenergie wird mithilfe eines Infrarotdetektors erfasst und in eine 3D-Punktewolke umgewandelt.

Mit dem Infrarotscan können auch reflektierende Oberflächen (z. B. Automobilbranche), problemlos eingescannt werden. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den anderen Scan-Verfahren ist.  

Auch äußere Faktoren wie Umgebungstemperatur oder wechselnde Lichtverhältnisse haben keinen Einfluss auf die Scanqualität.

Einer der führenden Hersteller ist die Aimess GmbH aus Sachsen-Anhalt.

Basis eines jeden 3D-gedruckten Bauteils ist das sogenannte 3D-Modell.

Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den verschiedenen Herausforderungen rund um die 3D Modell Erstellung.

Genau geht es dabei um den 3D-Datenfluss, was dabei zu beachten ist und welche Möglichkeiten bestehen, eine druckbare Datei im Rechner zu erzeugen.

3D Modell - Grundlagen

Ehe man ein 3D-gedrucktes Bauteil in den Händen halten kann, bedarf es mehrerer Arbeitsschritte. Neben den einzelnen Schritten am 3D-Drucker selbst, erfordert auch die Datenaufbereitung mehrere Maßnahmen, um genau das gewünschte Bauteil aus dem Drucker zu erhalten.

Anhand der folgenden Darstellung wird deutlich, wie der Datenfluss bei 3D-Modellen aussieht und welche 3D-Daten in den jeweiligen Arbeitsebenen benötigt werden.

1.Druckdaten erstellen

Die Basis eines jeden 3D-Drucks ist ein Digitales Datenmodell.

Dieses kann auf der Grundlage einer CAD-Datenbasis oder durch Messung einer Vielzahl von Punkten stammen.

Mit diesen beiden Methoden wird das Digitale 3D-Modell erstellt, welches alle geometrischen Parameter des Bauteils enthält.

Was also sind CAD-Daten und Punktewolken?

CAD (Computer Aided Design)

CAD bezieht sich auf die rechnergestützte Generierung von Konstruktionsdaten. Die konstruktiven Aufgaben werden von der elektronischen Datenverarbeitung unterstützt, um Objekte für Bauwerke, Maschinen, Fahr- und Flugzeuge oder auch Kleidung herzustellen. In CAD können zwei- und dreidimensionale Modelle generiert werden.

Dabei gibt es Flächenmodelle, Volumenmodelle oder Parametrisches Modelle.

Punktewolke

Punktewolken entstehen beim 3D-Scan.

Das Modell wird dreidimensional eingescannt. Dabei werden viele kleine Punkte vermessen. In diesen Punkten können neben den Koordinaten (x,y,z) auch Farbinformationen enthalten sein.

Anschließend findet eine Flächenrückführung statt, das heißt, dass immer zwischen zwei Punkten eine Linie erstellt wird. Daraufhin wird aus den erstellten Linien einzelne Dreiecke erzeugt, sodass die komplette Oberfläche des Objektes mit einem Dreiecksnetz überzogen wird, die sogenannte Triangulation.

Wie gelangt man an die 3D Modelle und welche Möglichkeiten gibt es?

Zum besseren Überblick werden die einzelnen Bereiche jeweils in einem eigenen Unterkapitel näher erläutert. Für genauere Informationen rund um das jeweilige Thema dient der dafür vorgesehene Link.

Jede Variante hat ihre Tücken, aber erfahrungsgemäß sind 3D-Scan und die eigene Konstruktion am lehrreichsten.

Mit dem 3D Modell allein kann der 3D-Drucker noch immer nichts anfangen. Ein 3D-Drucker versteht nur die Programmier-Sprache.

Um die Verbindung zwischen 3D Modell und Drucker herzustellen, gibt es die sogenannten Slicer-Programme.

In diesem Slicer findet die Druckvorbereitung statt. Dabei werden die Bauteile in einem virtuellen Bauraum deines 3D-Drucker positioniert. Des Weiteren werden hier die Parameter für den 3D-Druck eingestellt.

Export Datenformate für Slicer: .stl , .3mf, .vrml, .obj

2.Slicing - 3D Druck Aufbereitung

Slicer werden bei sämtlichen 3D-Druckverfahren benötigt.

In diesem Programm werden wichtige Informationen wie, Drucktemperatur, Füllmenge, Platzierung der Bauteile und deren Ausrichtung bzw. Anordnung festgelegt.

Die Anzahl an Parametern und Einstellungsmöglichkeiten unterscheidet sich von den Druckverfahren und Slicern.

Der Slicer zerlegt das Werkstück unter Einflussnahme der eingestellten Parameter in einzelne Schichten. Diese werden danach zu einem G-Code umgewandelt. Das Slicer-Programm muss mit dem 3D-Drucker kompatibel sein, damit dieser perfekt funktioniert. Deshalb wird diese Software oftmals kostenlos zum Drucker mitgeliefert.

Sobald die Datei an den 3D-Drucker geschickt wurde, ist das Pre-Processing für den 3D-Druck abgeschlossen. Das 3D-Datenmodell ist fertiggestellt.  

Der 3D-Druck(er) kann nun starten.  

In diesem Artikel geht um das Thema “3D Drucker kaufen“.

Anhand meiner persönlichen Erfahrungen zeige ich dir, worauf du beim Kauf eines 3D-Druckers achten solltest und auf welche Eckdaten es wirklich ankommt. Das Thema ist sehr komplex und hält einige Tücken bereit.

Egal wie hoch dein Budget ist, für jeden Preissektor gibt es mittlerweile zahlreiche Geräte mit den unterschiedlichsten Druckverfahren. Ich habe nicht alle gezählt, aber ich meine, dass mittlerweile ca. 200-400 verschiedene 3D-Drucker auf dem Markt sind - und das allein nur für den Privatanwender.

Eine gute und intensive Recherche ist also dringend notwendig. Auch ich habe Foren durchstöbert, Videos angeschaut, Testberichte gelesen und zahlreiche Daten und Fakten mit anderen 3D-Druckern verglichen. Je mehr ich gestöbert habe, desto schwieriger wurde die Suche. Die Auswahl ist riesig!

Ich wusste nicht, was wichtig ist. Besonders beim ersten 3D-Drucker habe ich Daten verglichen (z.B. höchste Bewegungsgeschwindigkeit) die im Endeffekt, nur eine sehr geringe Rolle spielen.

Die Anwendungsgebiete für einen 3D-Drucker sind einfach zu vielfältig, um eine glasklare Kaufempfehlung zu geben. Ich werde dennoch einige Produkte vorstellen, wenn ich der Meinung bin, dass Sie an die Stelle gut passen.

Am Ende musst aber DU entscheiden, welcher 3D-Drucker am besten zu dir und deinen Projekten passt.

Ich wünsche dir nun viel Spass beim Lesen und hoffe, dass ich ein wenig Licht ins Dunkle bringe.

Lohnt es sich einen eigenen 3D Drucker zu kaufen?

Möchtest du generell nicht viel Zeit in den 3D-Druck zu investieren und nur gelegentlich etwas drucken, wäre wohl ein 3D-Druck Service die bessere Alternative. Der 3D-Druck kostet vielleicht am Anfang etwas mehr, jedoch ist die Qualität sehr gut. Der Zeitaufwand für dich hält sich in Grenzen, da Einarbeitungszeit und das Durchstöbern in Foren vor dem Kauf dann wegfallen.

Solltest du dich aber für die Technologie interessieren, mehrere Teile für dein Hobby benötigen oder dir neue Perspektiven für deine berufliche Karriere schaffen, dann ist ein 3D-Drucker genau das Richtige. Dieses Thema ist für viele noch Neuland. Mit dem selbst erworbenen Wissen kannst du dir einen Vorsprung gegenüber anderen verschaffen. Ich kann aus persönlicher Erfahrung sagen, es wird nie langweilig, da wirklich fast immer was Unvorhersehbares geschieht.  

Der Anfang und das vertraut machen mit der Thematik sind vielleicht etwas schwer und aufwändig. Es gibt aber viele Foren und Internetseiten, die dir bei Problemen helfen.

3D Drucker kaufen - Was möchte ich drucken?

Das Potenzial dieser Technologie ist enorm. Die Möglichkeiten, die man mit einem 3D-Drucker hat, sind riesig. Du solltest vorab eine ungefähre Vorstellung haben, was du gerne drucken möchtest.

Hier mal einige Beispiele:

Welche Anforderungen stelle ich an das Objekt?

Je nach Anwendung fallen die Anforderungen an ein Produkt unterschiedlich aus. 

Ersatzteile zum Beispiel müssen eine hohe Maßhaltigkeit aufweisen, Bauteile für ein Modellbauflugzeug dagegen besonders belastbar sein. Die Anforderungen und die dafür geeigneten Eigenschaften hängen sehr vom Verwendungszweck des Modells ab.

Hier mal einige Beispiele:

3D Drucker kaufen - Welches Druckverfahren und welche Materialien möchte ich nutzen?

Um das herauszufinden, müssen wir zuerst das riesige Angebot an 3D-Druckern filtern.

Der erste Filter, den ich verwende, ist der sogenannte 3D-Druckverfahren-/Material-Filter. Hier werden die gängigen Druckverfahren für den Hausgebrauch verglichen. Je nach Verfahren kristallisiert sich dann die Art-/die Form des Materials heraus.

Da die meisten Leser Privatnutzer sind, möchte ich hier nur auf die 4 relevantesten Druckverfahren für diese Zielgruppe eingehen und eine kurze Beschreibung der Verfahren geben. Für detaillierte Informationen klicke einfach auf den dafür vorgesehen Link.

3D Drucker kaufen - Auf welche Eckdaten muss ich achten?

Nachdem wir uns einen Überblick über die gängigsten Druckverfahren und die zu verwendenden Materialien gemacht haben, gehen wir jetzt ins Detail.

Jeder Verkäufer erschlägt uns mit Eckdaten wie Bewegungsgeschwindigkeit, Extrudertyp, Bauraumgröße, Düsengröße, etc.

Dies ist auf der einen Seite auch sehr wichtig über alles genaustens informiert zu werden, jedoch ist man gerade beim Kauf des ersten 3D-Druckers ein wenig überfordert.

Man weiß noch nicht was wirklich relevant ist und bei welchen Eigenschaften man eher ein Auge zudrücken kann. Um dir die Kaufentscheidung zu erleichtern, stelle ich dir relevanten Faktoren vor:

Größe des Druckobjekts

Es ist immer wichtig zu wissen, was gedruckt werden soll, da auch das einen großen Einfluss beim Kauf eines 3D-Drucker hat. Je nach Anwendungsgebiet bzw. Projekt ist es manchmal ausreichend, sich auf einen 3D-Drucker zu konzentrieren, der nur mit einer geringen Druckraumgröße ausgestattet ist.

Beispiel: FDM 3D-Drucker Ultimaker 3 Extended:

Besonders bei den SLA- und DLP-Druckern sind die Druckgrößen relativ klein gehalten, da immer auch die entsprechende Menge an flüssigem Resin bereitgestellt werden muss. Im Vergleich zu den FDM-Druckern, die oftmals einen viel größeren Druckraum besitzen, ist die Druckqualität dafür deutlich besser.

SLS-Desktop Drucker haben ebenfalls ein größeres Druckvolumen als SLA/DLP-Drucker. Es gibt dafür jedoch noch sehr wenige Hersteller auf dem Markt, die noch dazu in einer sehr hohen Preiskategorie liegen.

Geeigneter Raum

Egal für welches 3D-Druckverfahren du dich entscheidest, es ist immer besser, wenn du den Drucker in einem separaten Raum, Werkstatt oder Keller unterbringst. Die Belastungen für dich und deine Familie bleiben so relativ gering.

Sollten Kinder bei dir im Haus sein, achte bitte darauf, dass sie wirklich keinen Zugriff auf alte Materialreste, Werkzeug oder chemische Substanzen haben. Gehe hier immer auf Nummer sicher.

Wichtige Eckdaten

Die Prioritäten unterscheiden sich bei den vier verschiedenen Druckverfahren, da sie mit verschiedenen Techniken arbeiten.

Da sich viele Leser momentan für die FDM-Technologie interessieren, werde ich mit dieser beginnen. Hier gibt es einige Parameter mehr zu beachten als bei den anderen Druckverfahren.

Wichtige Eckdaten beim Kauf eines FDM 3D Drucker!

Beispiel: Ultimaker 2+

Ausführung: Fertiggerät/ Bausatz

Einige FDM- 3D-Drucker kannst du als Fertiggerät oder als Bausatz kaufen. Für den Aufbau musst du eine Menge Zeit investieren. Dafür kannst du bei einem Bausatz auch einiges an Geld sparen und der Lerneffekt ist nicht zu unterschätzen.

Anzahl der Extruder:

Die Anzahl der Extruder entscheidet, ob dein 3D-Drucker für einen Dualdruck geeignet ist oder nicht. Mit der Dualextrusion können zum Beispiel wasserlösliche Stützstrukturen gedruckt werden.

Schichthöhe:

Je geringer die Schichthöhe, desto besser sieht das Objekt aus. Die beim FDM-Druckverfahren typischen „Treppen“ sind bei geringen Schichthöhen nicht mehr so deutlich zu erkennen. Die Standardwerte liegen in der Zwischenzeit bei 0,05 - 0,3mm. (Info: Die Schichthöhe wird auch ab und zu in der Beschreibung mit angegeben.)

Bei den anderen Druckverfahren wie SLA/ DLP liegt die Standardschichthöhe bei 0,025- 0,3mm. Beim SLS-Druckverfahren arbeitet man mit einer Mindestschichthöhe von 0,075mm.

Eine geringe Schichthöhe bedeutet aber auch eine verlängerte Druckzeit.

Positioniergenauigkeit der X-, Y-, Z-Achsen:

Die Positioniergenauigkeit gibt an, wie präzise der 3D-Drucker die einzelnen Koordinaten anfahren kann. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Maßgenauigkeit von gedruckten Objekten.

Druckgeschwindigkeit:

Ich habe die Erfahrungen gemacht, dass die oftmals angepriesenen hohen Druckgeschwindigkeiten eher zu vernachlässigen sind. Der 3D-Druck brauch seine Zeit. Die allgemeinen Geschwindigkeitswerte der Filamenthersteller liegen momentan bei 30mm/s bis 130mm/s.

Eine hohe Druckgeschwindigkeit kann die Druckzeit natürlich deutlich reduzieren. Dabei entstehen aber auch viele Druckfehler, sodass auch die Qualität darunter leidet.

Beheizbares Druckbett:

Wähle immer ein beheiztes Druckbett! Die Qualität der ersten Schicht und die Haftung auf dem Druckbett wird damit deutlich verbessert.

Bei einige Materialien(z.B.ABS) ist ein beheizbares Druckbett unumgänglich, da der Verzug durch das bedingte Abkühlen der Schichten minimieren soll. Du kannst damit dem Druckfehler „Warping“ vorab entgegenwirken.

Düsentemperatur:

Je nach Material, musst du auf die maximale Düsentemperatur achten. Die meisten Standard- Filamente kannst du mit den herkömmlichen 3D-Druckern (gehen meist bis 260°C) ohne Probleme drucken. Bei Hochleistungskunststoffen wie zum Beispiel PEEK informiere dich vorab, welche Drucktemperatur das Material benötigt.

Filamentdurchmesser:

Bei FDM- Desktop 3D-Druckern unterscheidet man drei verschiedene Filament-Durchmesser (1.75mm, 2.85mm und 3.00mm). 

Das beeinflusst die Druckzeit nur sehr gering, jedoch ist die Belastung bzw. der Druck, der in der Düsenkammer entsteht, bei einem 2,85mm Strang höher. Hier muss dann nämlich eine höhere Materialmenge auf einmal erwärmt werden.

Wichtige Eckdaten beim Kauf eines SLA-/DLP 3D-Drucker!

Bei diesen Druckern gibt es nicht so viele Punkte, auf die du achten musst. Es ist deshalb besonders wichtig, diesen Daten eine entsprechende Aufmerksamkeit zu schenken.

Beispiel: Form 3

Schichtdicke(Auflösung Z-Achse):

Auch hier gilt! Je feiner die Schichtdicke umso qualitativ hochwertiger wird dein Druckobjekt. Diese kann zwischen 0,025mm und 0,3mm liegen.

Laserspotgröße(XY-Auflösung):

Die Laserspotgröße gibt die Breite des Laserpunktes an. Würde man nur eine Bahn drucken, dann spricht man hier von der sogenannten „Wandstärke“.

Lichtquelle:

Die Zahl bei der Lichtquelle gibt an, mit welcher Wellenlänge der 3D-Drucker arbeitet. Dies hat Einfluss auf das zu verwendende Material. Die gängigen SLA/DLP Kunstharze können mit 405nm (Nanometer) ausgehärtet werden.

Wichtige Eckdaten beim Kauf eines SLS 3D-Drucker!

Da ich selbst noch keinen SLS 3D-Drucker besitze, kann ich hier noch keine eigenen Erfahrungen präsentieren, jedoch habe ich einige Informationen aus dem Internet gesammelt.

Beispiel: Sinterit Lisa

Schichtdicke:

Auch hier gilt! Je feiner die Schichtdicke umso qualitativ hochwertiger wird dein Druckobjekt. Die Schichtdicke wird von der Größe des Pulvers bestimmt. (0,08mm-0,15mm)

X-/ Y- Genauigkeit:

Gibt an wie genau der 3D-Drucker die Maße in der X-/Y- Ebene einhalten kann.

Laserleistung:

Hier wird die Stärke des Laser angegeben. (z.B. 70W) Spielt beim verwenden unterschiedlicher Materialien eine große Rolle.

3D Drucker kaufen - Community

Schauen wir uns nun das Thema Community an. Egal ob du schon Experte bist oder gerade mit dem 3D-Druck anfängst, es ist verdammt wichtig eine funktionierende Community zu haben.

Es klingt vielleicht etwas banal, aber mir hat das persönlich sehr geholfen. Suche im Internet nach möglichen Foren, Gruppen oder Seiten, die sich mit den jeweiligen 3D-Druckern schon intensiv beschäftigt haben. Du kannst deine Fragen und Anliegen problemlos stellen und findest hilfreiche Tipps und Tricks, die dir den Umgang mit deinem 3D-Drucker erleichtern.

Foren rund um den 3D-Druck:

3D Drucker kaufen - Welche Kosten kommen auf mich zu?

In den beiden vorangingen Artikeln haben wir uns intensiv mit den 3D-Drucker auseinandergesetzt. Wir wissen die Vor/-Nachteile der jeweiligen Druckverfahren und wir haben uns wichtige Eckdaten angesehen, die du beim Kauf eines 3D-Drucker beachten musst.

Jetzt fehlt uns noch ein wichtiger Aspekt und zwar die Kosten. Dabei möchte ich nicht nur ein Auge auf den Kaufpreis von 3D-Druckern werfen, sondern auch die zusätzlich anfallenden Kosten, ein wenig unter die Lupe nehmen.

Wie viel kostet ein 3D-Drucker?

Zwei große Faktoren, die den Preis eines 3D-Druckers bestimmen, ist einmal die Druckqualität und zum anderen die Maßgenauigkeit. Wie wir schon wissen, gibt es da zwischen den einzelnen Verfahren auch große Unterschiede.

Pauschal kann man deshalb sagen: Je besser die Druckqualität und die Maßgenauigkeit ist, desto größer sind die Kosten für deinen 3D-Drucker. Deswegen ist es auch sehr wichtig, dass du weißt, was du drucken möchtest bzw. wofür du den 3D-Drucker einsetzen willst.

Da sehr viele Hersteller mit immer neuen Produkten auf den Markt drängen, werden natürlich die 3D-Drucker von Zeit zu Zeit immer günstiger. Momentan liegen die Preise von Desktop 3D-Druckern bei:

FDM - 3D-Drucker:

SLA/DLP - 3D-Drucker:

SLS - 3D-Drucker:

Natürlich sind die Kosten für Industrie 3D-Drucker erheblich höher und sind auch in anderen Bereichen wie Material, Instandhaltung, Ersatzteile deutlich kostenintensiver.

Was kostet das Druckmaterial?

Wie bei den 3D-Drucker selbst, gibt es auch bei den Materialien zahlreiche Hersteller. Diese übertrumpfen sich mit immer neuen Materialeigenschaften oder Farben.

Je nach Material bekommst du schon Filamentspulen, die für das FDM-Druckverfahren benötigt wird schon ab 15€. Solltest du jedoch spezielle Eigenschaften benötigen, dann kann es schon passieren, dass du einen dreistelligen Preis für das Filament bezahlen musst.

Beim SLA/DLP Druckverfahren fangen die Kosten für 1Liter Resin bei 65€ an. Auch hier gibt es spezial Harze, wo man dann auch mal so 150 bis 350€ für 1 Liter bezahlen muss.

Im SLS-Verfahren sind die Materialpreise für das Pulver im Vergleich zu den anderen Druckverfahren relativ hoch. Hier liegen die Preise für ca.2kg Pulver bei 145€-460€.

Wie du siehst, können enorme Kosten beim Material anfallen, die man vielleicht vor dem Kauf eines 3D-Druckers nicht mit berücksichtigt hat. Deshalb ist es wichtig im Klaren zu sein, was man eigentlich genau drucken möchte und welches Druckverfahren in allen Punkten am besten geeignet ist.

Welche Folgekosten können auf mich zukommen?

Verbesserungen deines 3D-Druckers:

Besonders bei günstigen 3D-Drucker sind kleine Mängel zu erkennen, aber durch eine lebhafte Community gibt es dafür aber zahlreich Lösungsvorschläge und Verbesserungen. Diese kannst du manchmal sogar selber drucken aber auch mit einer geringen Investition kannst du deine Druckqualität oder das Handling deines 3D-Druckers optimieren. Auch die Umrüstung auf einen Dual-Extruder ist eventuell eine spätere Überlegung wert.

Bei teuren Modellen würde ich es am Anfang eher abraten, da sonst die Garantie verfällt.

Reparaturen/Ersatzteile:

Wie bei allen technischen Geräten in der heutigen Zeit kommt irgendwann der Punkt wo Verschleißteile ausgetauscht werden müssen. Dennoch ist es wichtig, dass du deinen 3D-Drucker so gut wie möglich pflegst.

In deiner Finanzplanung solltest du dir deshalb einen kleinen Puffer mit einplanen um mögliche Eventualitäten kompensieren zu können.

Welche 3D Druck Zubehör wird benötigt?

Bei möglichen 3D Druck Zubehör gehen die Meinung oftmals auseinander. Hier spalten sich zwei Lager. Einmal die Gruppe die meinen es ist unnötige Geldverschwendung und die anderen sagen das benötigt man unbedingt.

Deshalb solltest du gut abwägen, was du wirklich brauchst oder was dann nur wieder als Staubfänger dient.

Da einige Filamente sehr schnell Wasser aufnehmen, schaffen sich viele Leute eine Trocknungsbox für das Filament an. Davon gibt es unterschiedliche Ausführungen. Mir persönlich hat es besonders beim Druck von Nylon geholfen, da das Material sehr zur Wasseraufnahme neigt.

Bei den SLA/DLP Druckverfahren benötigst du Zusatzgeräte. Das wichtigste ist die sogenannte Nachhärtekammer. Hier wird das gedruckte Teil nachgehärtet und manches Material erreichen erst dann, ihre individuellen Eigenschaften. Je nachdem wie intensiv und mit welcher Intension du den 3D-Druck verfolgst, gibt es hier unterschiedliche Geräte.

Des Weiteren ist es wichtig eine Art Waschstation zu haben. Da an dem fertigen Druckteil noch flüssig Restharz vorhanden ist, muss dieses am besten mit Isopropanol abgewaschen werden. Hier konnte ich die Erfahrung machen, das, wenn die Isopropanol Flüssigkeit in Bewegung ist, das flüssige Harz am besten vom Teil gelöst werden kann. Auch hier hat Formlabs ein gutes Gerät auf den Markt gebracht.

So weit wie ich das beim SLS Druckverfahren beurteilen kann, benötigst du eine  Maschine die das gebrauchte Pulver siebt und zum anderen eine Sandstrahlmaschine, die das lose Pulver von gedruckten Objekten löst.

Wichtige Werkzeuge:

Egal für welches Druckverfahren du dich am Ende entscheiden wirst, du wirst um eine gewisse Nachbearbeitung nicht drum herumkommen. Aber auch andere Werkzeuge werden dir im lauf der Zeit immer mal wieder nützlich sein.

Hier findest du einen Artikel über wichtiges 3D Druck Zubehör.

3D Drucker kaufen - Welche Softwarekosten kommen auf mich zu?

Beim 3D-Druck spielt die Slicer-Software eine entscheidende Rolle. Sie wandelt deine Einstellungen in einen G-Code um, diesen dann dein 3D-Drucker abarbeitet. Die Slicer-Programmen agieren mit unterschiedlichen Algorithmen dementsprechend entstehen auch verschiedene G-Codes.

In dem Bereich der 3D Software kommen recht wenige kosten auf dich zu. Es gibt einige die du dir kostenlos herunterladen kannst. Sollte zu deinem 3D-Drucker eine Hausinterne Software dabei sein würde ich diese für den Anfang auch verwenden.

Du hast wahrscheinlich schon von Simplyfi 3D gehört. Dies ist eine Slicer-Software, die viele Anhänger hat, da sie übersichtlich aufgebaut ist. Simplify kannst du für 149$ erwerben.

3D Drucker kaufen - So kannst du Geld sparen!

3D-Druck ist aktuell für viele Leute noch Neuland. Wenn du dich erst mit der Technik vertraut machen und am Anfang nicht so viel Geld investieren willst, habe ich dafür ein paar wertvolle Tipps für dich. Schau sie dir in Ruhe an und überlege, welche Option für dich infrage kommt oder nicht.

Du kannst Geld sparen mit einem hohen Einsatz an Eigenleistung.

Geld sparen mit Baukasten-Drucker

Dies ist besonders bei FDM 3D-Druckern möglich. Hast du ein wenig handwerkliches Geschick und bist ein kleiner Bastler, dann ist der Kauf eines Baukastensystems wahrscheinlich genau das Richtige für dich. Du kannst damit je nach Drucker mehrere hunderte Euro sparen. Der unbezahlbare Lerneffekt kommt dabei gratis hinzu. Natürlich musst du dabei einiges an Zeit investieren und ein paar Rückschläge sollten dich nicht aus der Bahn werfen.

Do it yourself 3D-Drucker bauen

Die Community rund um den 3D-Druck wächst stetig. Immer mehr Tüftler und Bastler haben das Potenzial dieser Technologie für sich entdeckt. Durch den ausgeprägten Erfindergeist einiger Menschen gibt es auch schon DIY 3D-Drucker zum Selberbauen.

Auf den folgenden Links findest du 3D-Drucker, deren Konstruktionsdaten als Open-Source-Dateien veröffentlicht worden sind.

Hochtemperatur-3D-Drucker zum selber bauen! Hier geht es zur Webseite.

Open Source Dateien für den BCN3D Sigmax 3D-Drucker! Hier geht es zur Webseite.

Dieses Buch ist schon bisschen älter, jedoch immer noch für den Einstieg in dieses Thema geeignet.

Nutze Vergleichsportale

Wie bei allen anderen Sachen auch kannst du die gängigen Vergleichsportale nutzen. Mittlerweile sind dort unzählige Anbieter vertreten, mit den du nach ein wenig Suche einige Euros sparen kannst.

Günstige 3D-Drucker aus EU-Warenlager

Bei Internetrecherche nach einem 3D-Drucker landet man früher oder später bei Gearbest.

Dies ist einer der bekanntesten Onlineshops für Gadgets, Technik, Smartphones und 3D-Drucker aus China. Aufgrund zahlreicher Lagerhäuser innerhalb der EU kann Gearbest Produkte innerhalb von 5 Tagen liefern. Das Preis-Leistungsverhältnis ist gut. Ich habe es ausprobiert und mit den gelieferten Produkten bis jetzt gute Erfahrungen gemacht.

Gebrauchte 3D Drucker kaufen

Ein Markt für gebrauchte 3D-Drucker ist bereits vorhanden.

Leute, die sich vor dem Kauf ihres 3D-Druckers keine Gedanken gemacht haben, was sie eigentlich herstellen wollen, kommen nicht damit zurecht. Eigentlich sehr schade, wenn jemand durch fehlende Informationen nicht zufrieden mit seinen Ergebnissen ist, für dich aber eine weitere Chance, Geld zu sparen.

Oftmals wollen die Leute den 3D-Drucker so schnell wie möglich loswerden und du kannst dabei gute Schnäppchen machen. Eventuell kommen noch Kosten für einige Ersatzteile hinzu. Das kannst du aber mit ein wenig Verhandlungsgeschick beim Preis des Druckers ausgleichen.

Ebay ist eine echt gute Plattform für solche Schnäppchen.

Das solls auch erstmal gewesen sein.

Hast du weitere Tipps und Anregungen zum Thema Geld sparen beim Kauf von 3D-Druckern, dann schreibe mir doch einfach. Nutze dafür einfach das Kontaktformular.