Hardware

Wie funktioniert 3D-Druck?


Stellen Sie sich eine robotergesteuerte Heißklebepistole vor, die Kunststoff anstelle von Klebstoff verwendet, und Sie haben die Grundlagen eines 3D-Druckers. Kunststoffstränge werden einem Druckkopf zugeführt, der erhitzt wird, um das Material zu schmelzen. Der Druckkopf bewegt sich sehr präzise in drei Dimensionen und tropft Plastikstreifen auf das Druckbett – den Tisch, auf dem er druckt. Der Drucker tut dies immer wieder und baut Plastikschichten auf, bis er ein 3D-Teil bildet.

Alles beginnt mit 3D-Modellen

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Jedes auf einem 3D-Drucker gedruckte Objekt beginnt mit einem 3D-Modell. Diese werden normalerweise in einem CAD-Programm erstellt, das für die Arbeit an realen 3D-Modellen entwickelt wurde, wie z TinkerCAD, Fusion360, oder Sketchup. Dies unterscheidet sich ein wenig von der Art und Weise, wie 3D-Modelle für Filme oder Spiele erstellt werden könnten, obwohl Sie sicherlich sehr detaillierte Figuren aus herkömmlicher 3D-Modellierungssoftware ausdrucken könnten.

VERBUNDEN: Was ist Sketchup (und wie verwende ich es)?

Ein Vorteil eines 3D-Druckers ist, dass er fast alles drucken kann. Einige Modelle sind so komplex, dass sie mit traditionellen Fertigungstechniken wie Formen oder CNC-Routing nicht hergestellt werden können, und hier nehmen 3D-Drucker eine offensichtliche Führung ein. Sie werden jedoch nicht nur für die Herstellung ausgefallener geometrischer Formen verwendet, da es für die Forschungs- und Entwicklungsabteilung einer großen Fabrik normalerweise viel billiger ist, ein einzelnes Modell aus Kunststoff zu drucken, als die gesamte Fabrik für die Herstellung des eigentlichen Teils aufzustellen. Dies wird Prototyping genannt, bei dem ein Rohentwurf erstellt wird, um die endgültige Kopie zu testen, ohne wertvolle Zeit und Material zu verschwenden.

Schneiden des Modells für den Druck

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Da ein Drucker nicht versteht, wie man ein komplexes 3D-Netz in ein gedrucktes Modell umwandelt, muss das 3D-Modell in Informationen dekodiert werden, die der Drucker verstehen kann. Dieser Vorgang wird als Slicing bezeichnet, da er Scans jeder Schicht des Modells macht und dem Drucker mitteilt, wie er den Druckkopf bewegen soll, um jede Schicht nacheinander zu erstellen. Dies geschieht mit Hilfe eines Slicers, einem Programm, das all dies für Sie erledigt, wie zum Beispiel CraftWare oder Astroprint.

Der Slicer verarbeitet das „Füllen“ des Modells und erzeugt eine Gitterstruktur innerhalb eines Volumenmodells, um ihm zusätzliche Stabilität zu verleihen. Dies ist ein Bereich, in dem 3D-Drucker glänzen – sie können sehr starke Materialien mit wirklich geringer Dichte drucken, indem sie strategisch Lufttaschen im Inneren des Modells erzeugen und es viel leichter machen.

Eine andere Sache, die der Slicer behandelt, sind Stützsäulen. Da der Drucker kein Plastik auf dünne Luft legen kann, müssen Stützsäulen geschaffen werden, damit der Drucker die Lücke überbrücken kann. Diese sind abnehmbar, werden aber im Druckprozess verwendet, um sicherzustellen, dass sie nicht zusammenbrechen.

Sobald der Slicer fertig ist, sendet er die Daten an den 3D-Drucker, um den Druckvorgang zu starten.

Lange warten

Sobald der Drucker startet, werden Sie heute das Hauptproblem beim 3D-Druck bemerken: Er ist horrend langsam. Während ein 2D-Drucker ein ganzes Buch in wenigen Minuten drucken kann, dauert der Druck bei den meisten 3D-Drucken mehrere Stunden, wenn nicht sogar Tage. Und wenn Sie die Einstellungen durcheinander gebracht, den Slicer falsch konfiguriert oder einfach nur ein wenig daran gestoßen haben, können Sie den gesamten Druck verlieren.

Es gibt einige schnellere Technologien, die in der Branche für Spritzer sorgen, wie die Carbon M1, die Laser verwendet, die in ein Flüssigkeitsbett geschossen werden und den Druck daraus herausziehen, was den Prozess erheblich beschleunigt. Aber diese Art von Druckern sind um ein Vielfaches komplizierter, viel teurer und funktionieren bisher nur mit Plastik.

Sollte ich also einen 3D-Drucker kaufen?

Wenn Sie nicht daran interessiert sind, Teile zu entwerfen und zu drucken, werden Sie Ihren langweiligen 2D-Drucker sicherlich nicht so schnell ersetzen.

Die Drucker, die die meisten Verbraucher kaufen, drucken normalerweise aus Kunststoff, obwohl es in der Branche exotische (und teure) Drucker gibt, die so ziemlich alles drucken können. Es gibt sogar einen 3D-Drucker, der künstliches Fleisch drucken kann. Die Technologie entwickelt sich sehr schnell und hat erhebliche Auswirkungen auf viele Branchen. Sicherlich werden Sie eines Tages in der Lage sein, Gourmetgerichte aus einem essbaren Lebensmitteldrucker zu drucken, aber bis dahin bleibt es ein Hobby- und Industriegerät.

Da die Preise jedoch ständig sinken, kann es ein lustiges Hobby sein – besonders wenn Sie etwas bauen, bei dem kleine Plastikmodelle verwendet werden.

Bildnachweise: Kaca Skokanova/Shutterstock



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