Was ist ein 3D-Drucker?
Ein 3D-Drucker ist ein Gerät, das dreidimensionale Objekte herstellt, indem es auf der Grundlage dreidimensionaler Daten gedruckte Querschnitte schichtet.
3D-Drucker können mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z. B. mit dem FDM-Verfahren (Fused Deposition Modelling), dem SLA-Verfahren (Stereolithographie), dem SLS-Verfahren (Selektives Lasersintern), dem Tintenstrahlverfahren, dem Tintenstrahl-Pulver-Laminierverfahren, dem Tintenstrahl-Pulver-Laminierverfahren und dem Tintenstrahl-Lasersinterverfahren. Tintenstrahlverfahren” und “Tintenstrahl-Pulver-Laminierverfahren”.
Für den Heimgebrauch werden häufig zwei Arten von 3D-Druckern verwendet: das thermische Schmelz- und Laminierverfahren und das optische Formverfahren.
Anwendungen, Prinzipien und Vorteile der einzelnen Arten von 3D-Druckern
1. Thermisches Schmelz- und Stapelverfahren (FDM: Fused Deposition Modelling)
Verwendungszwecke
Herstellung von Figuren, Modellen, usw.
Prinzip
Thermoplastisches Harz wird durch eine dünne Düse von etwa 0,5 mm ausgestoßen, um einen Druck zu erzeugen.
Vorteile
- Die Haupteinheit ist kostengünstig
- Der Druck ist aufgrund der preiswerten Materialien zu geringen Kosten möglich
- Mainstream als 3D-Drucker für den allgemeinen Gebrauch
Nachteile
- Trägermaterial erforderlich
- Verschlechterung des Aussehens des geformten Objekts aufgrund von Stapelmarken, die während des Drucks entstehen
Druckbare Materialien
PLA-Harz, ABS-Harz, usw.
2. Stereolithografie-Verfahren (SLA)
Verwendungszwecke
Herstellung von Modellen, Bühnenrequisiten, usw.
Prinzip
Lichthärtendes flüssiges Harz wird durch Belichtung gehärtet und gedruckt.
Vorteile
Einfache Verarbeitung nach dem Modellieren, transparentes Druckmaterial kann erstellt werden
Nachteile
- Das bedruckte Material ist empfindlich gegenüber Sonnenlicht
- Zeitaufwändige Nachbearbeitung der gedruckten Materialien
Bedruckbare Materialien
Epoxidharze, Acrylharze, etc.
3. Additives Fertigungsverfahren durch Pulversintern (SLS: Selective Laser Sintering)
Anwendungen
Teile für Industrieanlagen und medizinische Implantate
Prinzip
Der Druck erfolgt durch wiederholtes selektives Erhitzen und Sintern von pulverförmigen Materialien, Schicht für Schicht.
Vorteile
Große, stabile Strukturen können ohne Stützmaterial gedruckt werden
Nachteile
- Die Ausrüstung, einschließlich des Druckers selbst, ist teuer
- Das gedruckte Material hat eine raue Oberfläche
Bedruckbare Materialien
Nylon, metallische Werkstoffe wie Titan usw.
4. Tintenstrahlverfahren
Verwendungszweck
Herstellung von medizinischen Komponenten und Kleinserienprodukten
Prinzip
Beim Druckverfahren werden UV-härtbare Materialien auf eine zweidimensionale Oberfläche aufgebracht und anschließend durch UV-Licht gehärtet, als ob sie mit einem normalen Drucker gedruckt würden.
Vorteile
Einfache Installation und hochauflösender Druck
Nachteile
Das bedruckte Material ist spröde und anfällig für Sonnenlicht
Bedruckbare Materialien
Epoxidharze, Acrylharze, ABS-Harze, usw.
5. Tintenstrahl-Pulver-Laminierungsverfahren
Verwendungszwecke
Herstellung von medizinischen Bauteilen und Kleinserien von Produkten
Prinzip
Die Bedruckung erfolgt durch Aufbringen eines Klebstoffs auf den Gips und Aushärtenlassen. Durch die Verwendung eines Farbstoffs können farbige Strukturen erzeugt werden.
Vorteile
Einfache Installation und hochauflösender Druck
Nachteile
Das bedruckte Material hat eine geringe Festigkeit
Bedruckbare Materialien
Gips, Harz, Metall, Sand, usw.
Wie 3D-Drucker eingesetzt werden
3D-Drucker können verwendet werden, um entworfene Strukturen durch Auflösen des Harzes zu schichten.
In diesem Abschnitt wird erläutert, welche Vorbereitungen Sie treffen müssen und wie das Verfahren abläuft.
Was Sie zur Vorbereitung benötigen
- Einen Computer
- 3D-Drucker
- 3D-CAD-Software für die Erstellung dreidimensionaler CAD-Zeichnungen
- Slicing-Software
- Slicing-Software ist in der Lage, 3D-Daten in Werkzeugbahndaten umzuwandeln.
- Filamente
- Filament ist das zu laminierende Material; je nach Laminierungsmethode des 3D-Druckers werden unterschiedliche Typen verwendet, aber PLA- und ABS-Harz werden von Anfängern häufig verwendet.
Schritte zum Laminieren einer Struktur mit einem 3D-Drucker
1. Um eine Struktur zu laminieren, werden 3D-Daten mit einer 3D-CAD-Software erstellt.
2. Konvertieren Sie die 3D-Daten in das STL-Format, damit der 3D-Drucker sie lesen kann.
3. Konvertieren der Daten im STL-Format in Werkzeugbahndaten.
4. Aktivierung des 3D-Druckers
5. Entfernen von Sekundärmaterialien, die als Stützmaterial an die Struktur geschweißt sind.
6. Oberflächenbehandlung von Graten usw. für eine glatte Oberfläche.
Verarbeitbare Filamentmaterialien
3D-Drucker können je nach Gerätetyp und Schmelzverfahren des Materials nur eine begrenzte Anzahl von Materialien verarbeiten.
Ein 3D-Drucker, der Kunstharze unterstützt, kann z. B. allgemein weiche und harte Kunstharze verarbeiten. Einige Arten von 3D-Druckern können eine breite Palette von Materialien verarbeiten.
Dieser Abschnitt konzentriert sich auf Kunstharz und Metall als Filamentmaterialien, die verarbeitet werden können.
Harz-Filament
Die von Anfängern bis hin zu fortgeschrittenen Anwendern am häufigsten verwendeten Arten von Harzfilament sind PLA- und ABS-Harze.
Andere Harzmaterialien sind Nylon, Gips, Gummi und Materialien auf Epoxidbasis.
1. PLA-Harz
Aus recycelten Materialien synthetisierte Harze, die hauptsächlich aus Polymilchsäure bestehen, die aus Mais und anderen Materialien hergestellt wird.
2. ABS-Harz
Synthetisches Harz, das aus Acrylnitril, Butadien und Styrol besteht.
Metallfäden
Zu den Arten von Metallfäden gehören Edelstahl, Messing, Titan, Platin, Silber und Gold.
Andere spezielle Materialien sind Fäden, die Bronze in Form von Pulver enthalten.