3D-Drucker
3D-Drucker werden in der Gegenwart immer häufiger eingesetzt. Sie ermöglichen es sowohl großen Unternehmen, neue Technologien und Produkte zu entwickeln und umzusetzen, als auch die Herstellung von Alltagsgegenständen zu Hause. Die rasante Entwicklung und die sinkenden Preise dieser Technologie haben sie für praktisch jeden zugänglich gemacht.
Das Gerät selbst ist jedoch nicht alles. Wenn man sich für die Herstellung eines Gegenstands auf der Grundlage dieser Technologie entscheidet, muss man seine spätere Verwendung in Betracht ziehen. Die Einsatzbedingungen, die Belastungen, die er aushalten muss, ob er witterungs- und chemikalienbeständig sein muss und viele andere Faktoren bestimmen das Material und das Druckverfahren, in dem er hergestellt wird. Mit der neuesten Technologie ist es möglich, ein 3D-gedrucktes Material auf praktisch jede Aufgabe zuzuschneiden: von gewöhnlichen Kunststoffen über holzähnliche und flexible Materialien bis hin zu pulverförmigen Metallen und Verbundwerkstoffen.
Für den Hausgebrauch werden hauptsächlich Drucker mit Kunststofffilamenten (wie PLA, ABS oder PET-G) im FDM-Verfahren verwendet. Dies beruht auf der Tatsache, dass ein Material in Form eines Fadens (aus thermoplastischem Material) durch einen Extruder in einen beheizten Kopf eingeführt wird, von dem aus das flüssige Material nach einem vorprogrammierten Code in aufeinanderfolgenden Schichten auf einen Arbeitstisch geleitet wird, auf dem es erstarrt. Durch das Auftragen von aufeinanderfolgenden Materialschichten wird das Werkstück „aufgebaut“. Dieses Verfahren ist das Gegenteil der herkömmlichen CNC-Bearbeitung, da das Material nicht vom Werkstück abgezogen, sondern ihm hinzugefügt wird (additive Fertigung).
Ein weiteres erwähnenswertes 3D-Druckverfahren ist die Stereolithografie (SLA), bei der strahlengehärtete Harze als Ausgangsmaterial verwendet werden. Das flüssige Harz befindet sich unten in der Maschine in einem Behälter, während der Arbeitstisch von oben in das Harz eingetaucht wird. Wie beim FDM-Verfahren wird auch beim SLA-Verfahren das Objekt Schicht für Schicht hergestellt, allerdings durch photochemische Aushärtung der aufeinanderfolgenden Schichten des Werkstücks, bis es vollständig geformt ist. Solche Drucke zeichnen sich durch höchste Druckgenauigkeit aus und ermöglichen die originalgetreue Wiedergabe auch kleinster Details.
Das in der Industrie verwendete Druckverfahren ist SLS, bei dem dünne Schichten von Aufbaupulver (in der Regel Polymer oder Metall) mit einem Laser gesintert werden. Im Gegensatz zu früheren Technologien erfordert SLS bereits eine professionelle Infrastruktur für die Herstellung von Teilen sowie Spezialausrüstungen für deren Weiterverarbeitung. Im Gegensatz zur FDM-Technik sind bei gesinterten Modellen keine unterschiedlichen Schichten zu erkennen. Sie zeichnen sich durch eine gleichmäßige, leicht raue Oberfläche aus. Aufgrund der Eigenschaften der Drucke wird diese Technologie von der Industrie für das Rapid Prototyping oder für kleine Produktionsläufe eingesetzt.