Eine kleine Einführung in die Funktionsweise von 3D Druckern – Teil 1
Zu den elementarsten Fragen rund um das 3D Drucken gehört die Frage: Wie genau funktionieren 3D Drucker eigentlich? Daher möchten wir Ihnen an dieser Stelle eine kleine Einführung in die Funktionsweise von 3D Druckern bieten.
Welche 3D Druck-Technologien gibt es eigentlich?
Vorneweg müssen wir uns klar machen, dass es nicht “die” 3D Druck-Technologie gibt, sondern eine Vielzahl von 3D Druck-Technologien. Wir sollten uns daher zunächst einmal einen Überblick über diese Vielfalt an additiven Technologien verschaffen.
Dabei gilt es zu aller Erst, die verschiedenen Gruppen von 3D Druck-Technologien zu unterscheiden.
Laser- vs. Pulverbett-basierte Verfahren
Eine wichtige Differenzierung zwischen verschiedenen 3D Druck-Verfahren liegt in der Unterscheidung, zwischen den Verfahren, bei denen ein Laserstrahl zum Einsatz kommt und denjenigen, bei denen Pulver geschmolzen wird. Allerdings deckt auch diese grobe Unterscheidung keineswegs alle additive Verfahren und deren Funktionsweisen ab. So funktioniert die Stereolithografie, immerhin das älteste 3D Druck-Verfahren weder mit Pulver, noch mit einem Laserstrahl.
Wie funktionieren die 3D Druck-Verfahren denn nun im Einzelnen?
Betrachten wir nun also die einzelnen 3D Druck-Verfahren und deren jeweilige Funktionsweisen.
Stereolithografie
Dieses älteste 3D Druck-Verfahren funktioniert mit einem flüssigen Photopolymer, welches unter UV-Licht ausgehärtet wird. Dabei zieht der 3D Drucker die Druckplatte jeweils nach unten und baut das Modell dabei Schicht für Schicht auf. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist wird das Bauteil in einer Belichtungskammer bis zur vollständigen Aushärtung nachbelichtet.
Transparente Epoxy-Modelle aus der Stereolithografie.
Die Laser-basierten 3D Druck-Verfahren
Selektives Lasersintern
Das wohl am weitesten verbreitete 3D Druck-Verfahren ist das Selektive Lasersintern (auch als SLS-Druck geläufig). Dabei verschmilzt der 3D Drucker einen in Pulverform vorliegenden, gesinterten Kunststoff lokal. Das heißt, der Laserstrahl zeichnet das in den 3D Dateien festgelegten Muster in das Pulver und verbaut dieses zu einem bruchfesten Modell.
Selektives Laserschmelzen
Grundsätzlich funktioniert das Selektive Laserschmelzen (auch SLM-Druck genannt) genauso wie das Selektive Lasersintern. Der Unterschied besteht allerdings darin, dass das Pulver hierbei nicht gesintert wird. Zudem kommt SLM-Druck praktisch nur für den 3D Druck von Metall zum Einsatz.
Metallteil aus SLM-Druck.
Die Pulverbett-basierten 3D Druck-Verfahren
Fused Deposition Modelling
Dieses 3D Druck-Verfahren ist in der Regel unter der Abkürzung FDM-Druck bekannt. Dabei wird ein in Rollen- oder Stäbchenform vorliegender Kunststoff im Extruder geschmolzen und durch die Düse auf ein Druckbett überführt. Dort formt der 3D Drucker das flüssige Material gemäß der in den 3D Dateien festgelegten Struktur.
ColorJet Printing
Beim ColorJet Printing (CJP-Druck) baut der 3D Drucker das gewünschte Bauteil durch gleichzeitiges Binden der jeweiligen Pulverschichten Stück für Stück auf. Dies geschieht von unten nach oben und ohne Stützgeometrien.
Darüber hinaus existieren natürlich noch weitere, weitaus weniger bekannte 3D Druck-Verfahren, die wir in einem zweiten Teil kennen lernen werden.
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