3D Druck Wissen

Aufgrund des schnellen Fortschritts und der extrem raschen Entwicklungsprozesse im 3D Druck Bereich (speziell bei den 3D Druckern, 3D Scannern, 3D Filamenten und der 3D Software), wird der 3D Druck Sektor auch immer interessanter und erhält immer mehr Befürworter im privaten Bereich. Das Team von eins3D hat es sich zur Aufgabe gemacht, euch über alles was es im 3D Druck Bereich zu wissen gibt, zusammen zu stellen und euch über alle Trends und Neuigkeiten im 3D Bereich zu informieren.

 

Basiswissen - 3D Druck

3D Drucker sind Druckmaschinen, die dreidimensionale Produkte auf Basis digitaler Dateien drucken bzw. aufbauen. Der 3D Drucker druckt also beispielsweise keine Texte auf Papier, sondern aufgrund von CAD Dateien  (gängige Formate sind *.STL oder *.OBJ) reale 3D Objekte zum Anfassen. Es können beispielsweise Artikel für den Modellbau, Spielzeuge oder sogar individuelle Dekoartikel oder Geschenkartikel  etc.  gedruckt werden.

 

Welche gängigen 3D Druck Verfahren gibt es und wie ist die Fertigungsweise?

 

1. FDM "Fused Deposition Modeling" bzw. FFF "Fused Filament Fabrication":

Bei der o.g. 3D Druck Methode handelt es sich um die bekannteste und günstigste Methode, die auch im privaten Sektor immer beliebter wird. Hier wird mit Hilfe geschmolzener Materialen (z.B. ABS oder PLA als bekannteste Kunststoff Filamente) ein 3D Druck Objekt aufgebaut. Man kann sich das Drucken hier wie eine bewegliche Heißklebepistole vorstellen. Hier wird das Objekt meist auf ein Druckbett, was meistens auch beheizt ist, gedruckt.Das zugefügte Filament wird durch eine beheizte Extruderdüse gepresst und wird geschmolzen. Nun wird das Objekt Schicht für Schicht aufgebaut. Entweder bewegt sich der Extruder oder die Druckplatte (abh. vom 3D Drucker Modell). Sobald man mehrere Extruder zur Verfügung hat, kann man auch mehrfarbige Modelle drucken oder sogar mit Stützmaterial (PVA oder HiPS) drucken. Diese Stützen können dann im Nachgang entfernt werden und man erhält freie Überhänge oder Hohlräume. Für dieses Verfahren bietet Ihnen Eins3D eine Auswahl an Kunststofffilamente an. Sehen Sie sich in unserm Shop um. Die bekanntesten Drucker sind hier die Modelle der Firmen "Ultimaker" oder "MakerBot"

   

2. 3D Druck mit Pulver (3DP)

Bei dieser 3D Druck Methode wird Pulver (Gips, Kunststoffpulver, Keramik, Glas)  als Ausgangsmaterial benutzt. Der Drucker verfügt über mehrere Druckköpfe und drückt dort eine Art flüssigen Klebstoff als Bindemittel durch. Somit gelangt der Kleber auf die erste Pulverschicht. Danach wird automatisch eine neue Pulverschicht aufgetragen und es folgt erneut eine Schicht mit Bindemittel usw... Bis das 3D Objekt fertig ist. Ein Vorteil bei dieser Methode ist, dass überhängende Strukturen gebaut werden können, da Pulver, welches nicht verklebt wird als Stützmaterial fungiert und später nach Beendigung des Drucks mittels einer Luftpistole weg geblasen wird und für ein neues Druckobjekt wieder zur Verfügung steht. Mit Hilfe von mehreren Druckköpfen und dem Einsatz von farbigen Bindemitteln, lassen sich auch multicolour Objekte drucken. Eine Nachbehandlung der fertigen 3D Objekte schließt sich an. Das Objekt wird in eine Flüssigkeit getaucht um die erzielte Festigkeit und einen Feuchtigkeitsschutz zu erreichen.

   

3. SLS Selektive Laser Sintering (selektives Laserschmelzen)

Wie beim 3DP Druck ist das Ausgangsmaterial hier in Pulverform. Allerdings werden hier die einzelnen Pulverschichten nicht mit einem flüssigen Bindemittel verbunden, sondern mit Hilfe eines CO2-  Lasers verschmolzen. Hier werden u.a. Kunststoffe, Metalle, Keramik oder auch Sand verarbeitet.

  

4. Stereolithografie (STL,SLA)

Hier ist der Ursprung ein flüssiges Polymer, welches sich in einem kleinen Becken befindet. Dieses flüssige Material wird nach einer gewissen Laserbelichtungszeit fest. Somit verfestigt der Laser Schicht für Schicht das zu druckende Objekt. Die Oberfläche des Objekts befindet sich auf einem rotierenden Druckbett. Sobald die erste Schicht erstarrt haftet diese am Druckbett und wird mittels eines mechanischen Arms nach unten gezogen. So wird Schicht für Schicht per Laser projiziert und das Objekt wird aus dem "Bad"  gezogen. Vorteil gegenüber anderen Verfahren ist die sehr gute Druckqualität, dem gegenüber steht allerdings ein sehr hoher Materialeinsatz.

  

5. Polyjet Verfahren, Multi Jet Modeling (MJM)

Bei dieser Methode handelt es sich um einen Mix aus FDM und STL/SLA. Hier wird mittles Druckkopf ein flüssiger, lichtempfindlicher Kunststoff auf eine Plattform aufgetragen und sofort mit Hilfe einer Lichtquelle im Druckkopf ausgehärtet.

  

6. Laminated Object Modeling (LOM)

Hier werden Schichtweise Papier oder Folien verklebt und mit einem Messer automatisch zugeschnitten.

 

Welche Einsatzzwecke für die 3D Drucktechnologie gibt es zur Zeit?

 

Aufgrund der schnellen Dynamik im 3D Druck Segment, gibt es fast nix was nicht geht. Mittlerweile werden sogar menschliche Organe, Prothesen, Zahnimplantate, Architekturmodelle oder auch Lebensmittel gedruckt. Von Beginn an wurden mit Hilfe der 3D Drucker Prototypen hergestellt oder einzelne Werkstücke.Es ist somit ein leichtes individuelle Artikel kostengünstig zu produzieren. Sehr beliebt ist auch die Fertigung einzelner Artikel im Modellbau, aber auch die Gebiete Kunst, Design oder Architektur bedienen sich dieser Technologie.

 

Welche Vorteile bringt uns die 3D Drucktechnologie?

 

Individuelle Artikel können schnell, flexibel und verhältnismäßig kostengünstig produziert werden. In Bezug auf Design sind so gut wie keine Grenzen vorgegeben. So gut wie alles ist mit Hilfe der 3D Drucktechnologie herstellbar. Objekte, egal ob Prototypen oder Sonstiges  können in kürzester Zeit neu gedruckt werden, wenn die druckbaren Daten vorliegen. Der 3D Drucker kann unterschiedliche Formen und Gegenstände zur gleichen Zeit herstellen. Das ist eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis gegenüber herkömmlicher Fertigung. Ferner kann direkt am "Ort des Geschehens" gedruckt werden und somit entfallen jegliche Transportkosten, was wiederum auch wieder ein positiver Aspekt für die Umwelt ist. Ein weiterer Vorteil ist, das die Rüstzeit der Maschinen deutlich verringert wird und z.B. negative Gussformen beispielsweise nicht hergestellt werden müssen. Es können sehr komplexe Objekte gedruckt werden, die vorher über die übliche Fertigung nicht annähernd darstellbar waren.

  

Wichtige Begriffe im 3D Druck Bereich:

 

 Abrasive Filamente:

Abrasion beschreibt den Abtrag von Material durch Reibung und Schleifen. Abrasive Filamente enthalten Zusätze, welche normale Messingdüsen beim Drucken abreiben bzw. abschleifen. Teilweise sind die Zusätze härter als Messing oder sehr scharfkantig. Beides sorgt beim Druck dafür das sich die Nozzle abnutzt und ihr Durchmesser zu nimmt.

Wir empfehlen die Verwendung dieser Filamente, beschichteten Düsen von MicroSwiss.

www.eins3d.de/41-micro-swiss-duesen-3d-druck

Die Vorteile in der Übersicht:

  • 4 x höhere Lebensdauer durch beschichtete Oberfläche
  • geringere Haftung des Filaments in der Düse, dadurch deutlich weniger Verstopfungen
  • saubereres Druckbild

  

ABS Filament:

ABS Filament ist ein sehr stabiles schlagfestes Filament ideal für feste Druckprodukte aus dem 3D-Drucker. Aufgrund der Prozessstabilität und der physikalischen Eigenschaften des Acrylnitril- Butadien-  Styrol ist es ein weithin verwendetes thermoplastisches Polymer in der Industrie. Das Material ist auch sehr leicht und langlebig . Dies macht ABS besonders für Werkzeuge, Spielzeug und allerlei andere Utensilien geeignet. Dieses Filament erzielt sehr stabile 3D- Druckergebnisse, wenn Sie etwas über der Durchschnittstemperatur für ABS drucken und beheizte Druckbetten nutzen, um dem Warp Effekt entgegen zu wirken.  

  

ARFLEX45 Filament:

ARFLEX45 ist ein sehr flexibles gummiartiges Filament für den 3D-Druck . Die Kombination von Flexibilität , der mechanischen Festigkeit , Haltbarkeit und eine gute Beständigkeit gegen Chemikalien und extreme Temperaturen macht es zu einem einzigartigen Filament. Dieses BIO Thermoplast Co-Polyester hat einen hohen Kohlenstoffgehalt aus nachwachsenden Rohstoffen und belastet dadurch weniger die Umwelt. Letztendlich weist ARFLEX45 eine hervorragende UV-Beständigkeit auf. 

   

Blue Tape

Dieses blaue Tape findet seine Anwendung im FDM Druck Verfahren und wird auf die Druckerplatte vom 3D Drucker geklebt. Dadurch haftet das 3D Druckobjekt besser und lässt sich im Nachgang leichter lösen.

    

Build Tak

Hierbei handelt es sich um eine sogenannte Druckbettfolie. Die widerstandsfähige Oberfläche hält für  zahlreiche Drucke. Sie ist hitzebeständig bis ca. 120°C und ist idealer Partner beim 3D Drucken mit ABS oder PLA Filamenten .

   

CURA

Ist ein PC Programm welches aus den vorliegenden STL Dateien den GCode (3D Druckpfade) für den 3D Drucker generiert. Somit weiß der Extruder wie er sich zu bewegen hat, um ein 3D Objekt zu erstellen. Er läuft also den vorgegebenen Weg ab.

   

Diamantfeilen Set

Das Diamentfeilen Set ist neben der antistatischen Pinzette und dem digitalen Messschieber ein sehr verbreitetes Werkzeug im 3D Druck Bereich.

   

Digitaler Messschieber

Der digitale Messschieber ist neben der antistatischen Pinzette und dem Diamantfeilenset ein sehr verbreitetes Werkzeug im 3D Druck Bereich.

   

D´Limonene

D`Limonene ist der sogenannte HiPS Löser. und somit derperfekte Partner für alle, die sich nicht stundenlang damit beschäftigen wollen nicht benötigtes Stützmaterial vom eigentlichen Druckobjekt zu entfernen. D’Limonene weicht HIPS auf und löst es letztendlich auf. Es bleibt lediglich ein weicher Rückstand zurück, der leicht mit einer Bürste und heißem Wasser zu entfernen ist.

   

Extruder

Der Extruder ist mit unter das wichtigste Bestandteil des 3D Druckers. Er erhitzt das zugeführte Filament und presst es durch die Öffnung auf die 3D Druckplatte. Es gibt unterschiedliche Düsengrößen und somit muss man beim Kauf des Filaments Acht geben, dass der richtige Durchmesser gewählt wird.

   

Farbwechselndes Filament

Hierbei handelt es sich um Filamente, die beispielsweise aufgrund von Wärme Ihre Farbe ändern können. Sobald das Filament erwärmt wird, wird es hell und beim Abkühlen wieder dunkel. Dieser Effekt wird beispielsweise bei Babylöffel verwendet.

Ein anderes farbwechselndes Filament ändert seine Ursprungsfarbe bei wechselnder Intensität der UV Strahlung. 

   

FEELWOOD Filament

FEELWOOD ist ein modifiziertes PLA Filament. Es riecht wie Holz und fühlt sich auch so an. Um FEELWOOD drucken zu können, empfehlen wir eine größere Düse. Aufgrund seines niedrigen Schrumpffaktors wird sich FEELWOOD nicht nach dem Abkühlen verformen.

   

FLEXGLAS Filament:

FLEXGLAS ist ein kristallklares, robustes, flexibles und einfach zu druckendes Filament für den 3D-Druck. Diese Eigenschaften, gepaart mit einem schönen Glanz, einer sehr geringen Wasseraufnahme, praktisch keinerlei Schrumpfung oder einem Warp Effekt, einer sehr guten Zwischenschichthaftung und Flammen hemmenden Eigenschaften machen es zu einem ganz besonderen Filament. Das Material ist FCA ( "Food Contact Acceptable" ) zugelassen. Kurz gesagt, ein sehr vielfältiges Filament, das für viele Anwendungen verwendet werden kann. 

   

Fluoreszierend Filament

Bei diesem Filament handelt es sich um Filamente, die bei Bestrahlung mit Licht oder Röntgenstrahlen von selbst leuchten.

   

Glow in the dark Filament

Glow Filamente auf der Basis von ABS oder PLA sind beeindruckende Filamente, die aufgrund von bestimmten chemischen Bestandteilen im Dunkeln leuchten. Wir benutzen diese Glow Filamente um Deko- Artikel herzustellen. Die 3D Druck Objekte eignen sich auch gut als Deko Objekte für Halloween.

   

HIPS Filament
HIPS ist ein einfach zu druckendes, "High Impact Polystyrol" Filament mit multifunktionellen Eigenschaften . HIPS ist ein ausgezeichnetes Trägermaterial in Kombination mit ABS , denn es löst sich in D'Limonene und ABS bleibt unberührt. HIPS ist geeignet für detaillierte Drucke , aber auch für große Objekte , da das Material ein sehr begrenzten "Warp Effekt" aufweist . Darüber hinaus ist HIPS sehr leicht und langlebig , hat eine gute Zwischenschichtbindung , kann leicht verklebt werden und die Farben ergeben eine glatte matte Oberfläche. Es ist daher weit verbreitet im Modellbau. 

   

Pinzette:

Die antistatische Pinzette ist neben dem digitalen Messschieber und dem Diamantfeilenset ein weit verbreitetes Hilfsmittel im 3D Druck Bereich.

   

PLA Filament:

Unser PLA ist ein ideales Filament für den 3D-Druck. Leicht modifiziert, behält das Filament die typischen Eigenschaften von PLA, macht es jedoch robuster und weniger brüchig. Aufgrund seines niedrigen Schrumpffaktor wird es sich nach dem Abkühlen nicht verformen. Polymilchsäure ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff aus erneuerbaren natürlichen Ressourcen und somit einer der beliebtesten Materialien für den 3D-Druck. 

   

PVA Filament:

PVA ist in Wasser schnell löslich, haftet gut an anderen Kunststoffen und kann einfach gedruckt werden. Daher ist es ein hervorragendes Stützmaterial für den Dual 3D-Druck . PVA ist auf Basis von Polyvinylalkohol nicht toxisch und biologisch abbaubar , wenn es in Wasser gelöst wird. PVA dient aber nicht nur als Stützmaterial, sondern kann auch als übliches Druckmaterial verwendet werden. Es ist in verschiedenen Farben erhältlich und hat eine hohe Zugfestigkeit . 

   

Stützmaterial:

Mit Hilfe von Stützmaterial können Überhänge gedruckt werden. Im FDM Verfahren sind beispielsweise PVA, welches sich später in Wasser lösen lässt, oder HiPS, welches durch D´Limonene entfernt werden kann zu nennen. Um Stützmaterial drucken zu können, benötigt man beim FDM Verfahren mindestens einen zweiten Extruder.

    

TRANS-ABS Filament

TRANS-ABS ist ein durchsichtiges ABS Filament, genauso stabil und haltbar. Aufgrund des geringen Butadieninhalts in TRANS-ABS, entstehen weniger Gerüche als bei ABS, und darüber hinaus zeigt es auch einen geringeren "Warp-Effekt". Die TRANS- ABS - Polymere sind von Natur aus weniger schlagfest als ABS, aber leicht modifiziert ist unser TRANS- ABS Filament noch ca. 3 mal schlagfester als jedes reguläre PLA Filament am Markt. Trotz der Transparenz des Polymers ist es dennoch möglich, dunkle Farben herzustellen, falls gewünscht. 

   

TRANS-PET Filament

TRANS-PET ist ein robust, klarer, geruchsneutraler und leicht zu druckendes Filament für den 3D-Druck . Diese Eigenschaften, zusammen mit der hohen Schlagfestigkeit, hervorragender Flexibilität und praktisch keinem "Warp-Effekt", machen TRANS-PET zu einem ausgezeichneten Material, welches die Vorteile von PLA und ABS verbindet. Das Filament ist hydrophob, was bedeutet, dass er kein Wasser aufnimmt. 

    

Warp Effekt

Beim FDM bzw. FFF 3D Druck Verfahren kann dieses Problem auftreten. Darunter versteht man den Verzug eines meist aus ABS oder HiPS gedruckten 3D Objektes. Meist lösen sich die Ecken von der Druckplatte. Im schlimmsten Fall verzieht sich das gesamte Objekt und löst sich somit komplett. Mit einer beheizten Druckplatte oder einem beheiztem Druckraum kann man dem entgegenwirken.

   

Wir werden diesen kleinen Begriffskatalog zum Thema 3D Druck Bereich für Sie ständig aktualisieren, da wie eingangs erwähnt der 3D Sektor eine boomende Branche ist und nicht still stehen wird, und uns in Zukunft mit neuen 3D Techniken,  3D Materialen, 3D Scanner, 3D Druckern etc. überraschen.