Fachmagazin über 3D Druck

3D-Printing

Die Bezeichnung 3D-Printing (3DP) steht nicht, wie jetzt vielleicht vermutet, für die Vielzahl aller 3D-Druck-Verfahren, sondern stellt ein eigenständiges Druckprinzip dar. Entwickelt und patentiert wurde das 3D-Printing 1993 am MIT (Messachusetts Institute of  Technologie). Bald darauf verkaufte das MIT Lizenzrechte zur Nutzung, Kommerzialisierung und Weiterentwicklung des Verfahrens an die Z-Corporation (Z-Corp) aus den USA. Die Z-Corp gehört seit 2011 zu 3D Systems.

Verfahrensprinzip von 3D-Printing

Für den Druck mittels 3D-Printing muss das Baumaterial als feines Pulver bzw. Granulat vorliegen. Durch das Auftragen eines flüssigen Binders verbinden sich die Pulverpartikel bzw. das Granulat an den Stellen, an denen der Binder aufgebracht wurde, zu einem Objekt.
Ein Pulverbett bildet den Bauraum indem schichtweise das Granulat/Pulver aufgetragen wird. Der Auftrag des Binders erfolgt ebenfalls über Inkjet-Druckdüsen.
In das Pulverbett bzw. die Pulverschicht wird der flüssige Binder eingedruckt. An den Stellen, andenen der Binder auf das Pulver trifft, verbinden sich die Pulverkörnchen zu einem festen Objekt. Nach dem Druck einer Einzelschicht, fährt die Bauplattform um die Höhe einer Einzelschicht nach unten, eine neue, frische Pulverschicht wird aufgetragen und anschließend glattgestrichen.
Da die Bauebene komplett mit Pulver oder Granulat gefüllt ist, sind keine Stützkonstruktionen notwendig. Durch die Zugabe von farbigen Pigmenten lässt sich der flüssige Binder einfärben. Durch mehrere Druckdüsen mit unterschiedlichen Farben (CMYK) lassen sich so bunte 3D-Drucke erzeugen.
Durch die Verwendung von Pulver/Granulat aus Baumaterial erzeugt das 3D-Printing keine glatte sondern eine raue Oberfläche. Das 3D-Objekt besitzt nach dem Druckprozess sehr feine Poren, die den Druck spröde und auch porös machen. Das so erzeugte 3D-Modell ist aus diesem Grund mechanisch nicht stark belastbar. Vielmehr besitzt es die Belastungs- und Brucheigeschaften von Kreide. Um den Druck belastbarer und stabiler zu machen muss er abschließend infiltriert werden. Das Objekt wird mit einer sog. Infiltrationslösung (Harze, Wachse, Kunstoffe) behandelt, die durch die poröse Oberflächenstruktur in das Modell eindringt und die Hohlräume innerhalb der Objektstruktur ausfüllt.

3D-Printing und seine Stärken und Schwächen

Die nachfolgende Tabelle soll die Stärken und Schwächen des 3D-Printings gegenüberstellen und veranschaulichen.

Stärken Schwächen
farbige Objekte geringe Belastbarkeit
keine Stützkonstruktionen notwendig raue Oberfläche
große Materialvielfalt Nachbearbeitung notwendig
kostengünstige Produktion*
highlighten bestimmter Bereiche des 3D-Drucks
(durch Einfärbung)
Material wiederverwendbar

* Bei Verwendung von Gips- oder Stärkepulver.

 

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