3D Drucker im Überblick

Längst sind 3D Drucker heute nicht mehr nur professionellen Anwendern vorenthalten. Die Technik des dreidimensionalen Druckens hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Mittlerweile sind 3D Drucker für die private Verwendung zu günstigen Preisen verfügbar. Je nach Druckertyp arbeiten sie nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien und erzeugen 3D Modelle in diversen Grössen mit verschiedenen Eigenschaften.

Wer den Einstieg in die Welt des dreidimensionalen Druckens plant, sollte sich zunächst darüber im Klaren sein, welche Art von Modelle oder Werkstücke er drucken möchte. Denn nicht jedes Gerät eignet sich für jeden Zweck. Ein Elektronikbastler, der ein Gehäuse für seine Schaltung selbst herstellen will, benötigt unter Umständen einen anderen Drucker wie ein Architekt, dem es darum geht, ein detailliertes Modell seines nächsten Bauprojekts zu erschaffen.

Oft kaufen sich Technikbegeisterte einen 3D Drucker zum Selbstzweck und nutzen das Gerät, um sich ausgiebig mit der Technik zu beschäftigen. Für solche Zwecke sind Geräte erhältlich, die selbst zusammengebaut werden können und dadurch einen ganz besonderen Einblick in die Welt des dreidimensionalen Druckens gestatten.

Die verschiedenen Funktionsprinzipien der 3D Drucker

Unter dem Begriff 3D Druck tummeln sich heute eine ganze Reihe verschiedener Techniken und Verfahren. Die Gemeinsamkeit aller Verfahren ist, dass sie dreidimensionale Objekte aus einem bestimmten Material in dünnen Schichten additiv herstellen. Damit steht der 3D Druck als additives Verfahren im genauen Gegensatz zu den altbekannten subtraktiven Verfahren wie dem Fräsen, Bohren, Sägen oder Schneiden.

3D Drucktechnik: Fused-Deposition-Modeling-Verfahren (FDM – heisse Düse)

Viele 3D Drucker und ein Grossteil der dreidimensionalen Drucker für den Privatanwender arbeiten nach dem so genannten Fused-Deposition-Modeling-Verfahren (FDM-Verfahren). Diese 3D Druck Technik kommt mit erstaunlich wenig Elektronik und Mechanik aus. Sie verwendet eine Art Plastikdraht – Fillament, der durch eine heisse Düse gepresst und dadurch verflüssigt wird. Da sich die Düse in den verschiedenen Raumrichtungen bewegen lässt, kann sie das Modell durch das Aufbringen von dünnen Schichten des weichen Kunststoffs entstehen lassen. Als Fillament werden thermoplastische Kunststoffe wie ABS oder PLA, Modellierwachs und sogar Schokolade verwendet. Da das weiche Material sich an der Luft nicht sofort verfestigt, ist es bei bestimmten Strukturen notwendig, überhängende Vorsprünge abzustützen. Hierfür druckt das Gerät die benötigten Stützgitter gleich mit aus. Diese werden nach dem Erstarren von Hand abgebrochen, abgeknipst oder abgeschliffen. Einige Drucker verwenden für die Stützstrukturen ein anderes Material. Ist dieses wasserlöslich, kann die Stützstruktur einfach ausgewaschen werden.

Pulver-, Licht- und andere Spezialverfahren

Neben dem FDM-Verfahren gibt es eine ganze Reihe anderer 3D Drucktechniken. Viele verwenden ein feines Pulver, das vom Druckkopf in der gewünschten Form verfestigt wird. Zum Verfestigen kann ein Laser zum Einsatz kommen, der die einzelnen Körnchen verschmilzt oder sintert. Mögliche Materialien sind Kunststoffe wie Polyamid oder Metalle wie Titan und Stahl. Diese Verfahren werden Selective Laser Melting (SLM) Verfahren oder Selective Laser Sintering (SLS) Verfahren genannt. Einige 3D Drucker spritzen ein Gemisch aus Bindemittel und Farbe in die Pulverschicht und verkleben dadurch die Körnchen. Geräte, die mit der so genannten Stereolithographie arbeiten, erzeugen das Werkstück, indem sie flüssiges Kunstharz in dünnen Schichten auftragen und mit UV-Licht aushärten. Neben den hier geschilderten Verfahren gibt es einige weitere 3D Drucktechniken.