3D Druck Wiki

Wissenswertes zur CAD Software SolidWorks und der 3D Drucktechnologie

– Wiki = Sammlung von Informationen und Beiträgen –
– Konstruktionssoftware und 3D Druck, die zwei Werkzeuge um ein Projekt in kurzer Zeit zu realisieren –


Finden Sie in unserem Blog nenneswerten Informationen, zu den beiden Kategorien.
Wir freuen uns auf Ihre Fragen zu den Temen, SolidWorks und 3D Druck mit Stratasys und EOS Anlagen.

Charles W. Hull der Erfinder des Stereolithographie 3D Druck Verfahren hatte 1981 die Idee, bei seinen damaligen Arbeitgeber Ultraviolet Products in Kalifornien. Dort arbeitete er als Physikier an der Oberflächenbeschichtung durch dünne photosensitive Kunststoffschichten die mittels UV Licht ausgehärtet wurden um Beispielsweise Tischplatten vor Kratzer zu schützen. Im Jahr 1983 hatte C. Hull einen entscheidenden Durchbruch und es heißt er habe seien Frau spät abends angerufen und sie gebeten ins Labor zu kommen. Er zeigte ihr das erste 3D gedruckte Bauteil, ein dunkelbraunes Kunststoffschälchen, dass er aus den photosensitiven Kunststoff in vielen Einzelnen Schichten aufbaute. Erste Patente publizierte Hull 1986 und so begann die Vermarktung und der Einsatz in der Industrie.

Das Lasersintern 3D Druck Verfahren wurde 1987 von Dr. Charles Deckard der Universität Texas veröffentlicht.

Im Jahr 1988 erfanden Amerikaner S. Scott Crump und seine Frau Lisa das Fused Deposition Modeling 3D Druck Verfahren. Der heutzutage am meisten verbreitete 3D Druck Technologie, vor allem bei den Hobbyisten und Modellbauern, da diese 3D Drucker bereits für einige Hundert Euro zu erwerben sind.

Das Polyjet 3D Druck Verfahren wurde Jahr 2000 von dem Unternehmen Objet (heute Stratasys) eingeführt.

Es folgten weitere 3D Druck Verfahren im letzten Jahrzehnt und Abwandlungen derer. Sei es die Idee damit Essen auf kreative Weise herzustellen, bis hin zum Druck ganzer Häuser. Ebenfalls wurden die unterschiedlichsten Druckmaterialien erforscht und meist auf den einschlägigen Messen präsentiert. Sei es für Bauteile deren Einsatz bei hoher Temperatur bestimmt ist, flexible – gummiartige Komponenten und transparenten Skulpturen. Weitere Informationen finden Sie auf WIKIPEDIA.

  • Fused Deposition Modeling (FDM)
  • Stereolithografie (SLA)
  • selektives Lasersintern (SLS)
  • Film Transfer Imaging (FTI)
  • Digital Light Processing (DLP)
  • Multi Jet Fusion (MJF)
  • Selektives Laserschmelzen (SLM)
  • Elektronenstrahlschmelzen (EBM)
  • Laserauftragsschweißen (LMD)

MaterialbezeichnungMaterialartKurzbeschreibungEinsatzverfahrenKosten
PLAKunststoffDer Kunststoff aus Milchsäure ist einer der beliebtesten Materialien aller Hobby 3D Drucker. Preiswert und einfach zu verarbeiten, zudem noch Biologisch abbaubar. Im professionellen 3D Druck Bereich kommt PLA nur sehr selten zum Einsatz.FDMgünstig
ABSKunststoffAcrylnitril-Butadien-Styrol das Standartmaterial der Industrie3D Drucker. Es zeichnet sich durch die wesentlich höhere Haltbarkeit und hält höhere Temperaturen aus im Vergleich zu PLA.FDMpreiswert
ASAKunststoffASA hat identische Eigenschaften zu ABS ist allerdings besser für den Außenbereich geeignet, da es auf Sonneneinstrahlung / UV Licht nicht reagiert.FDMpreiswert
HIPSKunststoffHIPS ist ein hochschlagfestes Polystyrol und eignet sich hervorragend als Stützmaterial.FDMgünstig
PETGKunststoffPET ist einer an häufigsten zum Einsatz kommenden Kunststoffe der Industrie. Für den 3D Druck wurde PETG entwickelt, da es sich dank dem Zusatz G (glykolmodifiziert) besser verarbeiten lässt. Der Kunststoff ist in der Regel transparent wie eine PET Trinkflasche, es gibt diesen auch in verschiedenen Farben und Blickdicht.FDMgünstig – preiswert
PEEKKunststoffPEEK Filament ist etwa 70% leichter als Metalle, weist allerdings ähnlichen Eigenschaften auf. Es kann zu einem großen Teil dieselben thermischen und mechanischen Belastungen aufnehmen. Es wird daher gerne in der Automobilindustrie, sowie in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.FDMteuer
ULTEMKunststoffULTEM ist ebenfalls für den Einsatz in Automobil- und Flugzeugbau sowie der Raumfahrttechnik entwickelt worden. Zudem ist es schwer entflammbar und eignet sich dank seiner Biokompatibilität zum Einsatz in der Medizintechnik.FDMteuer
PolyamidKunststoffDer weiße, pulverförmige Kunststoffe wird mittels Laser beim SLS 3D Druck Verfahren erhitzt und verschmilzt mit dem umliegenden Pulver. Es wird kein Stutzmaterial wie beim FDM Verfahren benötigt. PA12 hat dabei eine hohe Temperaturbeständigkeit und ist gegen chemische Stoffe wie Benzin, Öl und die meisten Lösungsmittel beständig.SLSpreiswert
AluminiumMetallDas Aluminiumpulver wird wie beim SLS Verfahren mittels Laser geschmolzen. Das Material bietet eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und guten thermischen Eigenschaften.SLMteuer
SilberMetallHier ein Beispiel in dem der Silberwerkstoff erst im zweiten Arbeitsschritt verarbeitet wird. Als erstes wird ein 3D Druck Teil aus Wachs erstellt das anschließend in eine Hitzebeständige Masse eingebettet wird. Das Wachsmodell wird ausgeschmolzen und der so entstandene Hohlraum wird anschließend mit dem Flüssigen Metall aufgefüllt. Das Gießen ist ein sehr altes Herstellungsverfahren das durch den 3D Druck einen neuen Bereich, vor allem bei der Schmuckherstellung gewonnen hat.SLA + Gussteuer + teuerer Werkstoff
GoldMetallBeim Gold verhält es sich genau wie beim Silber. Ein Wachsmodell wird gedruckt, das eigentliche Modell aus Gold wird in einem zweiten Schritt über das Gussverfahren hergestellt.SLA + Gussteuer + teurer Werkstoff
TitanMetallBeim Werkstoff Titan verhält es sich wie beim Aluminium. Diesen gibt es ebenfalls als Pulver. Teile aus diesem Werkstoff werden vor allem in der Medizintechnik, aber auch im Anlagen-, Maschinen- und Flugzeugbau eingesetzt.SLMteuer + teurer Werkstoff
GipsMineralienGips wird bei dem ProJet 3D Druck Verfahren eingesetzt. Der Werkstoff ist nach dem Druck noch sehr zerbrechlich und muss erst mit einem flüssigen Cyanacrylate durch eintauchen des Modells gehärtet werden. Dabei wird die Randschicht des Körpers bruchfest, fällt das Objekt aus geringer Höhe auf dem Boden, bricht der spröde Werkstoff in der Regel. Da sich der weiße Werkstoff gut einfärben lässt, ist im Projet ein mehrfarbiger Druck möglich.ProJetpreiswert
KeramikMineralienKeramik im 3D Druck zeichnet sich durch die hohe Härte, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit sowie seiner elektrisch isolierenden und durchschlagsfest Eigenschaften aus. Dadurch eignen sich der Werkstoff für vielfältige Anwendungen, wie beispielsweise als Hochleistungssubstrate für die Elektroindustrie oder als Schutzmaterial in thermischen AnwendungsfällenLCMteuer
GlasMineralienDas pulverisierte Glas wird in einer flüssigen Lösung mittels SLA 3D Druck Verfahren verarbeitet. Der so entstehende 3D Körper wird anschließend in einem Ofen erhitzt bis die einzelnen Glaspartikel miteinander verschmelzen. Das flüssige trägermaterial wird dabei verdampft.SLA – KITteuer

Das Additive Fertigungsverfahren, der 3D Druck wurde ursprünglich für die Industrie entwickelt und hat mittlerweile den Einzug ins Eigenheim geschafft. Vor allem das FDM Verfahren war dafür verantwortlich, sowie die große Open Surs Gemeinschaft die sich durch das Internet sehr schnell verbreitete. Es kamen kostenlose 3D Druckprogramme auf den Markt und bald folgten Bibliotheken auf den man eine große Auswahl an fertigen 3D Modellen findet. Das angestrebte Ziel den 3D Druck Kindern zugänglich zu machen, sprich mit kinderleichter Bedienung wurde bislang allerdings noch nicht erreicht.

Einsatzbereich in der Entwicklung

Die Entwicklung war und ist bislang der größte Einsatzbereich des professionellen 3D Druckes. Vor allem da die Herstellung komplexer Teile, sei es ein Gehäuse einer Bohrmaschine der Firma Bosch oder eine Schuhsole eines Adidas Schuhes. Durch die kurze Herstellungszeit und den im Verhältnis niedrigen Preis für ein individuelles Einzelteil, kommt man ohne 3D Druck kaum noch aus. Denn vor allem ist es der Wettbewerb um die schnelle Markteinführung und der große Vorteil ein konstruktiv nicht optimales Ergebnis des Prototypen in kurzer Zeit neu herzustellen ein großer wesentliches Alleinstellungsmerkmal des 3D Druckes.

Einsatzbereich in der Industrie

Neben der Automobilindustrie wurde der 3D Druck auch bald im Maschinenbau eingesetzt. Den Luft- und Raumfahrtsektor hat das Herstellungsverfahren erst in den letzten Jahren richtig Einzug erhalten und es werden Serienteile aus dem 3D Drucker in die heutigen Flugzeuge verbaut. Vor allem die Gewichtseinsparung machen sich die Flugzeugbauer zum Nutzen. Geringes Gewicht bedeutet Treibstoffersparnis, dadurch kann mehr Zuladung oder Passagiere transportiert werden.

Einsatzbereich in der Medizin

Heutzutage ist der 3D Druck mehr Forschung als eine Praxisanwendung im Medizinsektor. Dennoch werden mittlerweile in unterschiedlichen Richtungen erste Erfolge vermeldet. Es wurde bereits Haut und Knochen mit dem 3D Druck Verfahren repliziert. Doch ist das Menschliche Genom nicht ohne weiteres auf Knopfdruck ausdruckbar, beziehungsweise noch nicht. Es werden meist Stammzellen für eine solche Anwendung benötigt, die nicht ohne weiteres zu Verfügung stehen.

Hingegen ist das Herstellen von Operationsbesteck oder anderer Werkzeugen die bei einer OP zum Einsatz kommen schon einige Jahre als Standard anzusehen. In einem weiteren Beispiel wurde von Patenten die einen komplizierten Eingriff hatten, im Vorfeld auf Basis von Computertomographiebildern ein 3D Modell erstellt und anschließend zum Beispiel der Schädelknochen ausgedruckt wurde. Damit konnten die Ärzte vor dem eigentlichen Eingriff erste Tests durchführen. Auch ist die Herstellung von Prothesen ein Anwendungsbereich für dem das 3D Druck Verfahren bestens geeignet ist, da nicht zu Letzt die Fertigungskosten erheblich Preiswerter sind und die Herstellungszeit nur ein Bruchteil beträgt.

Weitere Einsatzbereiche

Im Hausbau wird der 3D Druck für das Erstellen der Wände genutzt. Dabei wird der Beton über einen Schlauch hin zur Druckdüse geführt, die direkt an Ort und Stelle auf der Baustelle ihre Bahnen abfährt und das Gebäude sprichwörtlich hochzieht.

Einen weiterer 3D Drucker wurde entwickelt um Lebensmittel in besonderen Formen zu präsentieren. Dabei wird beispielsweise Schokolade oder Gemüsepüree, sowie Mus, dass in eine Spritze gefüllt wird, auf Art und Weise des FDM Druckes für die Erstellung von 3D Leckereien genutzt.

Wie man sieht sind die Anwendungsfälle, bei denen ein 3D Druck Verfahren zum Einsatz kommt äußerst vielseitig.

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