Der 3D-Druck erfährt immer größere Beliebtheit. Sei es eine Neukonstruktion, der Nachbau von Ersatzteilen, Modellbau oder Ähnlichem. Die Möglichkeiten sind fast unbegrenzt.
Mittlerweile sind schon recht günstige Modelle auf dem Markt, die den 3D-Druck auch für den Heimgebrauch immer interessanter machen.
Einsteigermodelle gibt es oft schon für unter 300,00 EUR. Bei Sonderaktionen sinken die Preise bei einigen Herstellern schon unter 200,00 EUR. Nach oben sind natürlich (fast) keine Grenzen gesetzt.
Für diejenigen, die noch keine oder wenig Erfahrungen mit 3D-Druckern haben, möchten wir hier mal eine kleine Einführung die Materie geben.
Es sollen die gebräuchlichsten Druckverfahren dargestellt werden, die derzeit am weitesten unter den Heimanwendern verbreitet sind und einen Einblick in die Grundlagen geben.
Was brauche ich zum Drucken in 3D?
1. Einen 3D-Drucker, klar.
2. Eine Software zum Drucken
3. Eine Software zum Erstellen/Bearbeiten von 3D-Modellen
1. Der Drucker:
FDM-Drucker
Am weitesten verbreitet ist derzeit der FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling). Er funktioniert ähnlich wie eine Heißklebepistole.
Dabei wird eine aufgewickelte Kunststoffsehne (das Filament) durch eine heiße Düse (der Extruder) getrieben. Das zu druckende Objekt wird Schicht auf Schicht von oben auf eine zumeist beheizte Druckplatte aufgebracht. Diese Schichten nennt man Layer, aus dem Englischen von Schicht/Ebene.
Die Druckgeschwindigkeit ist dabei so, dass die zuletzt gedruckte Schicht abgekühlt ist, wenn die nächste darauf aufgetragen wird.
FDM-Drucker arbeiten auf drei Achsen.
Die X-Achse bewegt sich horizontal von links nach rechts. Die Y-Achse bewegt sich ebenfalls horizontal von vorne nach hinten. Dies wird über die Druckplatte realisiert. Die Z-Achse bewegt sich vertikal von unten nach oben, so dass der Extruder nach jeder gedruckten Schicht etwas nach oben rückt.
Durch unseren Smiley-Extperten Munin konnten wir Kontakte zu Dr. Druck knüpfen, welcher dieses Prinzip anschaulich verdeutlichen kann:
Als Materialien können bei FDM-Druckern verschiedene Filamente verdruckt werden, wobei das sogenannte PLA (Polylactic Acid) das am weitersten verbreitete ist.
Dabei muss beachtet werden, dass nicht jeder Drucker mit jedem Material umgehen kann. Dazu sollte man die Angaben der jeweiligen Hersteller zu Rate ziehen.
Auch werden die unterschiedlichen Materialien mit abweichenden Einstellungen wie Drucktemperatur, Temperatur der beheizten Druckplatte und Druckgeschwindigkeit gedruckt. Hierzu gibt jeder Hersteller seine eigenen Empfehlungen.
Die zu druckenden Modelle werden bei FDM-Druckern in der Regel nicht massiv, d.h. zu 100% gefüllt gedruckt, sondern erhalten den meisten Fällen eine feste Außenwand, deren Stärke vorher definiert wird. Darin wird eine Waben- oder Gitterstruktur (das sogenannte Infill) in einem gewissen prozentualen Verhältnis gedruckt.
Je höher das Verhältnis, desto enger wird die Füllstruktur und desto massiver wird das Modell. Meist liegt das sinnvollste Füllungsverhältnis bei 20-50 Prozent.
Aufgrund der Funktionsweise von FDM Druckern ist der Betrieb nicht ganz geräuschlos. Insbesondere die ständigen Bewegungen der Druckplatte in der Y-Achse, als auch die des Extruders in der X-Achse sind zumeist deutlich wahrnehmbar.
Zudem verfügen die Drucker über mehrere Lüfter, welche von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich laut wahrnehmbar sind.
Sehr angenehm, und dem Betrieb in geschlossenen Räumen zuträglich ist die zumeist nicht vorhandene Geruchsentwicklung.
Wobei es durchaus zu leicht wahrnehmbaren Gerüchen kommen kann, wenn man ABS oder Filamente mit Holzanteilen verdruckt.
Auch hier bestehen Unterschiede zwischen den einzelnen Herstellern.
Ein Wehmutstropfen, sind die mitunter langen Druckzeiten bis zur Fertigstellung des Modells. Das ist jedoch keine eigentliche Eigenschaft von FDM-Druckern, sondern gilt allgemein.
Die Druckzeit richtet sich nach der insgesamten Größe des Modells. Also nach dessen Abmaßen in Länge, Breite und Höhe. Zusätzlich spielen die Fülldichte und die Höhe der Schichten (Layer) eine Rolle. Alleine die Verringerung der Layerhöhe von 0,2 mm auf 0,1 mm bedeutet eine Verdoppelung der Druckzeit, sieht aber auch besser aus.
Ein kleines Modell von zwei mal zwei Zentimetern kann wenigen Minuten gedruckt sein, wobei ein komplexes Modell, welches den Bauraum mehr ausfüllt 12, 18, 24 Stunden dauern kann.
Im nächsten Beitrag behandeln wir den SLA-Drucker.