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Funktionsweise des 3D-Druckes mit der Schmelzschichtung

FDM basiert grundsätzlich auf drei Elementen: ein Druckbett, auf dem das Objekt gedruckt wird, eine Spule Filament, die das Druckmaterial liefert, sowie ein Druckkopf, der auch Extruder genannt wird. Zusammenfassend kann man sagen, dass das Filament abgerollt und anschließend vom Extruder geschmolzen wird, der nun das Material Schicht für Schicht auf der Druckplatte ablegt.

Nahaufnahme des Extruders des 3D-Druckers Replicator 2 von Makerbot

Wer „3D-Druck“ sagt, spricht gleichzeitig vom „3D-Druck-Modell“. Alles beginnt mit der virtuellen Konzeption eines Objektes mit Hilfe einer CAD-Anwendung.

Der 3D-Druck beginnt mit der Aufheizung des Gerätes auf eine Temperatur von ca. 200°C, welche für das Aufschmelzen des Materials erforderlich ist. Als die wichtigsten Materialien im Bereich FDM gelten PLA(Polylactide) und ABS(Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer).

Mit dem FDM-Druck kompatible Materialien

Diese Technologie ist kompatibel mit einer großen Anzahl an thermoplastischen Polymeren (PLA, ABS, Polycarbonat, PET, PS, ASA, PVA, Nylon, ULTEM und zahlreichen weiteren Filamenten auf Basis von Metallen, Stein, Holz und weiteren Materialien, die leitfähig, biologisch  abbaubar, hitzebeständig sind oder sich für die Verwendung draußen eignen).

Indem man den Extruder durch eine Art Spritze ersetzt, ist es zudem möglich, Objekte aus Keramik, Sand oder aus Lebensmitteln, wie beispielsweise  Zucker oder Schokolade zu drucken.

Stereolithographie

SLA, wie die Stereolithographie auch genannt wird, ist eine der Keimzellen des 3D-Drucks und deshalb eine der am besten ausgereiften und am häufigsten eingesetzten additiven Technologien. Bei der Stereolithographie wird ein flüssiges, UV-empfindliches Harz (Photopolymer) schichtweise durch einen Laser entlang der Bauteilkontur ausgehärtet. Die notwendigen Stützstrukturen für Überhänge oder Hohlräume werden automatisch mitgebaut und im Nachgang entfernt

Verfahrensvorteile

• Schnelle Produktionszeit und daher kurze Lieferzeiten
• Extrem hohe, sehr glatte Oberflächenqualität
• Hohe Maßgenauigkeit
• Hohe Detailauflösung
• Einfache mechanische Nachbearbeitung

Urformen

Die glatten Oberflächen, die sehr hohe Genauigkeit und Detailauflösung machen die Stereolithografie wie geschaffen für die Erstellung von Urformen zum Abguss für z. B. Vakuumguss-Verfahren. Auch in der Dental- bzw. Schmuckindustrie findet die SLA häufig Einsatz bei der Erstellung von Urformen bzw. Formen, die per SLA aus ausbrennbarem Material gedruckt werden.

Visuelle Prototypen

Aufgrund der geringen Toleranzen, der hohen Detailauflösung und der sehr guten Oberflächeneigenschaften eignet sich die Stereolithografie hervorragend für Anschauungs- oder Ausstellungsmodelle. Diese können technischer Natur sein, z. B. Prototypen, die in hoher Genauigkeit erstellt werden oder Design-Prototypen bzw. Produkte.

Filigrane & Detailmodelle

Mit Stereolithografie lassen sich sehr gut kleine, filigrane und detailreiche Modelle erstellen. Dies ist von Bedeutung z. B. bei Kleinteilen im Prototypenbau oder auch ergänzenden Strukturen bei Architekturmodellen. Immer mehr Anwendung findet die Stereolithografie auch bei Designern, die mit dieser Technologie kleine (große) Meisterwerke erschaffen.