Funktion und Arbeitsweise des 3D Druckers

 

Der 3D Druck hat sich besonders in der Industrie und der Medizin bereits fest etabliert, da er die verschiedensten Anwendungsbereiche anbietet und zudem äußerst detailgetreu und stabil ist. Doch wie funktioniert ein 3D Drucker und wie wird von der Vorlage ein fertiges Objekt? Im Rahmen einer exklusiven Brother Cashback Aktion, stellen den 3D Druck detailiert vor.

Funktionsweise des 3D Druckers

Für den 3D Druck stehen unterschiedliche Materialien wie auch Fertigungsmöglichkeiten zur Verfügung. Je nach Fertigung weißen die Werkstücke unterschiedliche spezifische Eigenschaften auf. Gemeinsam haben jedoch alle Fertigungsarten die Fertigung in hauchdünnen Schichten, welche aufgetragen und gefestigt werden. Hierbei wird von der additiven Fertigung gesprochen.

Für die Fertigung wird zum Beispiel:

• eine Düse für heißen Kunststoff und formbares Material

• ein Laser der Pulver erhärtet

• ein Bad aus Poymerharzen, welche punktuell gehärtet werden

• oder mehrere Druckköpfe, die Kunstharz in Tropfen aufbringen und härten.

Heiße Düse

Hierbei ist ein Grundstoff nötig, der unter Hitze formbar wird. In diesen Druckkopf wird das harte Rohmaterial gedrückt und erhitzt, um es formbar zu machen. Durch die Düse kommt ein feiner Strahl des Materials, welche die Form des Objektes zeichnet. Nun wird das Arbeitsbrett schichtweise abgesenkt, bis es fertiggestellt ist. Der Kunststoff erhärtet nicht sogleich, weshalb zum Teil Stützen angebracht werden müssen, die später entfernt werden. Dieses Verfahren wird Fused Deposition Modeling genannt.

Der Laser

Hierbei entsteht das Werkstück aus dem Pulverbad. Der Arbeitsbereich besteht aus zwei Wannen. In einer ist das Pulver, in der anderen wird das Werkstück gefertigt. Immer wieder wird mithilfe eines Rakels Pulver von der einen Wanne in die andere gebracht. Der Laser schmilzt nun das Pulver und verbindet es so. Nach der ersten Schicht wird weiteres Pulver aufgetragen, der Laser schmilzt an bestimmten Punkten das Pulver um, es mit dem vorherigen zu verbinden. Nach und nach entsteht das Werkstück, welches ohne Stützen auskommt, da es im übrigen Pulver liegt. Am Schluss muss das Pulver abgeschüttelt und das Werkstück gesäubert werden. Hierbei wird vom Sintern gesprochen.

Das Bad

Es wird flüssiges Epoxidharz verwendet, welches in dem Gerät in einem Becken ist. Auf einer Hebebühne entsteht das Objekt schichtweise. Mittels eines Lasers wird das flüssige Epoxidharz ausgehärtet. Das Werkstück wird auf der Hebebühne eine Schicht nach unten gefahren und der Schritt wiederholt sich. Mit jedem Schritt wächst das Objekt schichtweise an bis zur Fertigstellung. Hierbei sind besonders glatte Oberflächen möglich. Stützfunktionen sind nötig, da die Tragkraft erst nach vollständiger Aushärtung vorhanden ist. Diese Fertigung wird Stereolithographie genannt.

Die Druckköpfe

Der Polyjet oder Multijet Druck, ähnelt dem Druck eines Tintenstrahldruckers. Die Düsen stoßen Photolymer aus und bilden daraus schichtweise das fertige Modell. Durch Hitze wird das Material flüssig und wird auf das den Untergrund aufgebracht. Nach dem Aufbringen wir das Material schnell fest und das Modell entsteht. Komplett wird die Aushärtung erst nach der Fertigstellung unter UV-Licht. Dieser Herstellungsweise macht eine detailgenaue Darstellung möglich. Zudem können unterschiedliche Materialien durch verschiedene Düsen gleichzeitig aufgebracht werden, hierbei wird vom Multijet gesprochen.

Wie kommt die Vorlage zum Drucker?

Ein Objekt wird entweder eingescannt oder am Computer konstruiert. Die CAD-Software speichert alle Informationen, die später für den Drucker relevant sind. Anschließen werden die Druckmaterialien ausgewählt und der Auftrag kann an den Drucker gesendet werden. Nach der Fertigung und Abkühlung beziehungsweise Aushärtung steht das Objekt zum Gebrauch bereit.
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