3D-Drucktechnologien
3D-Drucktechnologien
3D-Druck wird manchmal auch als Additive Manufacturing (AM) bezeichnet. Beim 3D-Druck erstellt man mithilfe von Software ein Design eines Objekts, und der 3D-Drucker erstellt das Objekt, indem er Schicht für Schicht Material hinzufügt, bis die Form des Objekts geformt ist. Das Objekt kann unter Verwendung einer Reihe von Druckmaterialien hergestellt werden, darunter Kunststoffe, Pulver, Filamente und Papier.
Es gibt eine Reihe von 3D-Drucktechnologien, und dieser Artikel bietet einen Überblick über diese Technologien.
Stereolithographie (SLA)
Bei der Stereolithographie wird als Ausgangsmaterial ein flüssiger Kunststoff verwendet, der Schicht für Schicht in ein 3D-Objekt umgewandelt wird1. Flüssiges Harz wird in einen Bottich mit durchsichtigem Boden gegeben. Ein UV-Laser (Ultraviolett) zeichnet ein Muster auf dem flüssigen Harz vom Boden des Bottichs nach, um eine Schicht des Harzes zu härten und zu verfestigen. Die erstarrte Struktur wird von einer Hebebühne nach und nach nach oben gezogen, während der Laser für jede Schicht ein anderes Muster bildet, um die gewünschte Form des 3D-Objekts zu erzeugen.
Digitale Lichtverarbeitung (DLP)
Die 3D-Druck-DLP-Technologie ist der Stereolithographie sehr ähnlich, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass sie eine andere Lichtquelle verwendet und eine Flüssigkristallanzeige verwendet1. Diese Technologie nutzt konventionellere Lichtquellen und das Licht wird mithilfe von Mikrospiegeln gesteuert, um das auf die Oberfläche des zu druckenden Objekts einfallende Licht zu steuern. Das Flüssigkristallanzeigefeld arbeitet als Fotomaske. Dieser Mechanismus ermöglicht es, eine große Lichtmenge auf die zu härtende Oberfläche zu projizieren, wodurch das Harz schnell aushärten kann.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Mit dieser Technologie können Objekte mit thermoplastischen Kunststoffen in Produktionsqualität gebaut werden1. Objekte werden hergestellt, indem ein thermoplastisches Filament auf seinen Schmelzpunkt erhitzt und der Thermoplast Schicht für Schicht extrudiert wird. Mit speziellen Techniken können komplexe Strukturen erzeugt werden. Beispielsweise kann der Drucker ein zweites Material extrudieren, das als Stützmaterial für das während des Druckprozesses geformte Objekt dient1. Dieses Trägermaterial kann später entfernt oder aufgelöst werden.
Selektives Lasersintern (SLS)
SLS hat einige Ähnlichkeiten mit der Stereolithographie. SLS verwendet jedoch pulverförmiges Material, das in einen Bottich gegeben wird. Für jede Schicht wird eine Schicht aus pulverförmigem Material mit einer Walze auf die vorherige Schicht gelegt und dann das pulverförmige Material nach einem bestimmten Muster lasergesintert, um das zu erstellende Objekt aufzubauen. Interessanterweise kann der nicht gesinterte Teil des pulverförmigen Materials verwendet werden, um die Stützstruktur bereitzustellen, und dieses Material kann entfernt werden, nachdem das Objekt zur Wiederverwendung geformt wurde.
Selektives Laserschmelzen (SLM)
Der SLM-Prozess ist dem SLS-Prozess sehr ähnlich. Im Gegensatz zum SLS-Verfahren, bei dem das pulverförmige Material gesintert wird, beinhaltet das SLM-Verfahren jedoch das vollständige Schmelzen des pulverförmigen Materials.
Elektronenstrahlschmelzen (EBM)
Diese Technologie ist auch SLM sehr ähnlich. Statt eines Hochleistungslasers wird jedoch ein Elektronenstrahl verwendet1. Der Elektronenstrahl schmilzt ein Metallpulver vollständig, um das gewünschte Objekt zu bilden. Der Prozess ist langsamer und teurer als beim SLM, wobei die verfügbaren Materialien stärker eingeschränkt sind.
Laminierte Objektherstellung (LOM)
Dies ist ein Rapid-Prototyping-System. Dabei werden mit Klebstoff beschichtete Materialschichten durch Hitze und Druck miteinander verschmolzen und anschließend mit einem Lasercutter oder Messer in Form geschnitten1,2. Genauer gesagt wird eine mit Klebstoff beschichtete Folie auf die vorhergehende Schicht gelegt und eine beheizte Walze erwärmt den Klebstoff für die Haftung zwischen den zwei Schichten. Schichten können aus Papier-, Kunststoff- oder Metalllaminaten bestehen1. Der Prozess kann Nachbearbeitungsschritte umfassen, die maschinelles Bearbeiten und Bohren umfassen. Dies ist eine schnelle und kostengünstige Methode des 3D-Drucks1. Durch die Verwendung eines Klebeverfahrens ist kein chemischer Prozess notwendig und es können relativ große Teile hergestellt werden.
