Wie funktioniert ein 3D-Drucker?
WAS IST 3D-DRUCK?
Beim 3D-Druck werden spezielle Geräte verwendet, um aus einer digitalen Datei solide, dreidimensionale Objekte zu erstellen. Diese Praxis gibt es seit den 1980er Jahren, als Charles W. Hull das Verfahren erfand und das erste 3D-gedruckte Teil herstellte. Seitdem ist der Bereich des 3D-Drucks exponentiell gewachsen und bietet unzählige Möglichkeiten.
Übersicht über den 3D-Druck
Beim 3D-Druck handelt es sich um einen Prozess, bei dem mithilfe computergestützter Konstruktion (CAD) Objekte Schicht für Schicht erstellt werden. 3D-Druck wird häufig in der Fertigungs- und Automobilindustrie eingesetzt, wo Werkzeuge und Teile mit 3D-Druckern hergestellt werden.
Da die Möglichkeiten des 3D-Drucks weiter wachsen, wächst auch sein Wert: Schätzungen zufolge wird die 3D-Druckindustrie bis 2029 einen Wert von 84 Milliarden US-Dollar erreichen. Dieses Wachstum bedeutet, dass wir zwangsläufig mit Produkten – und sogar Häusern und Gebäuden – interagieren, die im 3D-Druck hergestellt wurden.
Der 3D-Druck erschüttert auch die Gesundheitsbranche. Im Jahr 2020 überforderte die COVID-19-Pandemie die Krankenhäuser und erhöhte den Bedarf an persönlicher Schutzausrüstung. Viele Gesundheitseinrichtungen nutzten den 3D-Druck, um ihre Mitarbeiter mit dringend benötigter Schutzausrüstung sowie Teilen zur Reparatur ihrer Beatmungsgeräte auszustatten. Große Konzerne, Start-ups und sogar Gymnasiasten mit 3D-Druckern traten auf den Plan und folgten dem Ruf. Der 3D-Druck wird nicht nur die Art und Weise verändern, wie wir PSA und medizinische Geräte herstellen, sondern auch Prothesen und Implantate rationalisieren.
Obwohl der 3D-Druck nicht unbedingt neu ist, fragen sich einige immer noch, was 3D-Druck ist und wie er funktioniert. Hier finden Sie eine Anleitung zum Verständnis des 3D-Drucks.
Was sind 3D-Drucker?
Kurz gesagt: 3D-Drucker verwenden CAD, um 3D-Objekte aus einer Vielzahl von Materialien wie geschmolzenem Kunststoff oder Pulvern zu erstellen. 3D-Drucker gibt es in verschiedenen Formen und Größen, von Geräten, die auf einen Schreibtisch passen, bis hin zu großen Konstruktionsmodellen, die bei der Herstellung von 3D-gedruckten Häusern verwendet werden. Es gibt drei Haupttypen von 3D-Druckern und jeder verwendet eine etwas andere Methode.
ARTEN VON 3D-DRUCKERN
Stereolithografische oder SLA-Drucker sind mit einem Laser ausgestattet, der flüssiges Harz in Kunststoff umformt.
Selektives Lasersintern oder SLS-Drucker verfügen über einen Laser, der Polymerpulverpartikel zu einer bereits festen Struktur sintert.
Am gebräuchlichsten sind Fused Deposition Modeling oder FDM-Drucker. Diese Drucker geben thermoplastische Filamente ab, die durch eine heiße Düse geschmolzen werden, um Schicht für Schicht ein Objekt zu bilden.
3D-Drucker sind keine magischen Kisten in Science-Fiction-Serien. Vielmehr verwenden die Drucker – die in gewisser Weise ähnlich wie herkömmliche 2D-Tintenstrahldrucker funktionieren – eine Schichtmethode, um das gewünschte Objekt zu erstellen. Sie arbeiten von Grund auf und schichten Schicht für Schicht auf, bis das Objekt genau so aussieht, wie es vorgestellt wurde
Warum sind 3D-Drucker wichtig für die Zukunft?
Die Flexibilität, Genauigkeit und Geschwindigkeit von 3D-Druckern machen sie zu einem vielversprechenden Werkzeug für die Zukunft der Fertigung. Heutzutage werden viele 3D-Drucker für das sogenannte Rapid Prototyping eingesetzt.
Unternehmen auf der ganzen Welt nutzen mittlerweile 3D-Drucker, um ihre Prototypen innerhalb weniger Stunden zu erstellen, anstatt monatelange Zeit und möglicherweise Millionen von Dollar für Forschung und Entwicklung zu verschwenden. Tatsächlich behaupten einige Unternehmen, dass 3D-Drucker den Prototyping-Prozess zehnmal schneller und fünfmal billiger machen als normale Forschungs- und Entwicklungsprozesse.
3D-Drucker können in nahezu jeder Branche eine Rolle spielen. Sie werden nicht nur zum Prototyping verwendet. Viele 3D-Drucker haben die Aufgabe, fertige Produkte zu drucken. Die Bauindustrie nutzt diese futuristische Druckmethode tatsächlich, um komplette Häuser zu drucken. Schulen auf der ganzen Welt nutzen 3D-Drucker, um praxisnahes Lernen in den Unterricht zu bringen, indem sie dreidimensionale Dinosaurierknochen und Robotikteile ausdrucken. Die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der 3D-Drucktechnologie macht sie zu einem Game-Changer für jede Branche.
Was kann man 3D-drucken?
3D-Drucker bieten eine extreme Flexibilität hinsichtlich der Dinge, die mit ihnen gedruckt werden können. Beispielsweise können sie Kunststoffe verwenden, um starre Materialien wie Sonnenbrillen zu bedrucken. Sie können aus einem Hybrid-Gummi- und Kunststoffpulver auch flexible Objekte herstellen, darunter Handyhüllen oder Fahrradgriffe. Einige 3D-Drucker sind sogar in der Lage, mit Kohlefasern und Metallpulvern extrem starke Industrieprodukte zu drucken. Hier sind einige der häufigsten Anwendungen, für die der 3D-Druck verwendet wird.
Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
Der 3D-Druck bietet Unternehmen eine risikoarme, kostengünstige und schnelle Methode zur Herstellung von Prototypen, mit der sie die Effizienz eines neuen Produkts testen und die Entwicklung vorantreiben können, ohne dass teure Modelle oder proprietäre Werkzeuge erforderlich sind. Darüber hinaus nutzen Unternehmen in vielen Branchen den 3D-Druck für die schnelle Fertigung und können so bei der Produktion kleiner Chargen Kosten sparen oder die Druckzeit verkürzen.
Funktionsteile
Der 3D-Druck ist im Laufe der Zeit funktionaler und präziser geworden und ermöglicht die Herstellung und den Erwerb proprietärer oder unzugänglicher Teile, sodass ein Produkt termingerecht hergestellt werden kann. Darüber hinaus nutzen sich Maschinen und Geräte mit der Zeit ab und müssen möglicherweise schnell repariert werden, wofür der 3D-Druck eine optimierte Lösung bietet.
Werkzeuge
Ebenso wie Funktionsteile verschleißen auch Werkzeuge mit der Zeit und können unzugänglich, veraltet oder teuer im Austausch werden. Der 3D-Druck ermöglicht die einfache Herstellung und den Austausch von Werkzeugen für verschiedene Anwendungen mit hoher Haltbarkeit und Wiederverwendbarkeit.
Modelle
Auch wenn der 3D-Druck möglicherweise nicht alle Formen der Fertigung ersetzen kann, stellt er doch eine kostengünstige Lösung für die Herstellung von Modellen zur Visualisierung von Konzepten in 3D dar. Von Verbraucherproduktvisualisierungen bis hin zu Architekturmodellen, medizinischen Modellen und Lehrmitteln. Da die Kosten für den 3D-Druck sinken und immer zugänglicher werden, öffnet der 3D-Druck neue Türen für Modellierungsanwendungen.
