Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

Das Aufkommen von Druckern, die das Drucken im dreidimensionalen Format ermöglichen, hat die Fähigkeiten einer Person in verschiedenen Tätigkeitsbereichen erheblich erweitert. Jetzt können Sie zu Hause verschiedene Teile beliebiger Komplexität und Konfiguration erstellen. In diesem Fall werden für die Arbeit Polymermaterialien verwendet, die problemlos im Geschäft gekauft oder online bestellt werden können.

Der Druckvorgang selbst ist jedoch eine komplexe Abfolge von Aktionen. Um moderne Technologien zu verstehen und das Gerät richtig zu nutzen, müssen Sie dessen Funktionsprinzip kennen. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Artikel.

Was ist ein 3D-Drucker, wie funktioniert er?

Ein 3D-Drucker ist, vereinfacht gesagt, ein Gerät, das dreidimensionale Objekte durch schichtweisen Druck erstellt. Zunächst wird in einem speziellen Programm ein Modell gebildet, anschließend wird es mit dem sogenannten G-Code-Generator verarbeitet – es wird in horizontale Schichten unterteilt und in einen digitalen Code umgewandelt. Letzteres wird zu einem Befehl für den Drucker, wo und wie das Material aufgetragen werden soll.

Es handelt sich um eine komplexe Struktur, bei der sich der Druckkopf nur horizontal bewegt. Durch das Auftragen des Materials in mehreren Ebenen gleichzeitig entsteht eine dreidimensionale Figur.Die Figur wird auf einem speziellen Arbeitstisch geformt, der das Kleben des Polymers und dessen Fixierung gewährleistet.

Beim Auftragen einer Schicht wird die Tischoberfläche um eine Ebene tiefer abgesenkt – genau um die Dicke einer Schicht und der Druckkopf trägt die nächste Schicht auf, bis das Objekt vollständig erstellt ist.

WICHTIG! Heutzutage findet der 3D-Druck in allen Bereichen der menschlichen Tätigkeit Anwendung: vom Bauwesen bis zur Medizin.

SLA-Technologie

Zum Verständnis sollten Sie mehrere mögliche Optionen für die Anwendung eines Polymermaterials zur Bildung eines Produkts in Betracht ziehen. Eine solche Möglichkeit ist die Verwendung der SLA-Technologie:

1. In den Behälter wird ein Polymer oder Harz gegossen, das unter Einwirkung eines Laserstrahls aushärtet.
2. Nach dem Einschalten des Systems beginnt der Laser, sich entlang der Schlitten zu bewegen.
3. An bestimmten Stellen, an denen der Laser das Polymer berührt, wird es härter, seine Struktur verändert sich.
4. Nach dem Durchqueren der Schicht fällt der Behälter tiefer und bildet einen Rahmen.

WICHTIG! Dadurch entstehen klare Teile mit hoher Festigkeit und Materialqualität, der Einsatz dieser Technologie ist jedoch zu teuer.

SLS-Technologie

Diese Methode basiert auf der Verwendung eines Laserstrahls, um ein Teil Schicht für Schicht zu erzeugen. In der Mitte der Anlage ist eine Walze mit Plattform installiert. Daraus wird ein spezieller Polymerwerkstoff zur Bildung des Werkstücks zugeführt. Nach dem Auftragen einer dünnen Schicht verklebt der Laser Abschnitte des Polymers gleichmäßig und bildet eine Ebene. Dies durchläuft mehrere Zyklen, bis das fertige Formular erscheint.

Diese Option ist etwas schwieriger zu implementieren, steht aber in der Genauigkeit in nichts nach. Die Kosten sind im Vergleich zu anderen Versionen im Durchschnitt niedriger.

DLP-Technologie

Die DLP-Druckoption ist eine relativ neue Erfindung im Bereich der 3D-Modellierung, das Prinzip unterscheidet sich jedoch praktisch nicht von den oben vorgestellten Methoden. Es ist zu beachten, dass beim DLP-Druck das Hauptwerkzeug ein Streifen mit daran befestigten LEDs ist und nicht wie bei der SLA-Technologie eine Lasereinheit. Dadurch können Sie nicht nur den Prozess beschleunigen, eine hervorragende Qualität erzielen, sondern auch Geräte sparen. Die vorgestellte Version ist eine verbesserte Version und nimmt eine Spitzenposition ein.

EBM-Technologie

Eine weitere Option im Bereich des 3D-Drucks ist die Entwicklung von EBM. Die Technologie beinhaltet die Verwendung gerichteter Strahlen von Emittern (Elektronenkanonen). Aufgrund der hohen Temperatur, die beim Erhitzen durch einen Strahlenstrom erreicht wird, beginnt das Material zu schmelzen und ermöglicht anschließend die Bildung eines Produkts unterschiedlicher Konfiguration und Größe. Die Temperaturen können bis zu 1000°C erreichen, wodurch Sie sogar mit einigen Metallen arbeiten können.

WICHTIG! Der Hauptvorteil dieser Methode ist die hohe Geschwindigkeit und hohe Produktivität, was bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und der Produktion in großem Maßstab äußerst nützlich ist.

Steuerung des 3D-Druckers

Um das Zusammenspiel aller Systeme sicherzustellen, ist es notwendig, die Druckparameter richtig zu verwalten und die Geräte zu konfigurieren. Es gibt verschiedene Programme und Anwendungen, um den Betrieb eines 3D-Druckers zu regeln. Die wichtigste Möglichkeit besteht darin, die Einstellungen der auf dem Computer installierten Software zu verwenden. Damit können Sie folgende Parameter anpassen:

1. Die Temperatur der Düse, aus der das Polymermaterial zur Herstellung des Modells zugeführt wird.
2. Temperatur des Arbeitstisches für eine bessere Haftung des Materials auf der Oberfläche.
3. Geschwindigkeit und Intensität der Polymerzufuhr zur Arbeitsfläche. Dieser Parameter verbessert auch das Auftragen von Schichten.
4. Der Betrieb von Elektromotoren zum Antrieb der Druckmaschine.

Es gibt auch spezielle Programme, die Codierung verwenden, um mit Controllern zu interagieren und den Workflow zu verwalten.

Wie Modelle für den 3D-Druck erstellt werden

Um einen solch komplexen Prozess zu gewährleisten, ist es notwendig, spezielle Modelle zu verwenden, auf denen das zukünftige Produkt aufgebaut wird. Wenn Sie gerade erst anfangen, die Technik zu beherrschen, lohnt es sich, den Umgang mit Standardprogrammen und -anwendungen zu erlernen. Normalerweise enthält der Bausatz eine Installationsdiskette mit der Grundausstattung und einen Satz vorgefertigter Figuren.

Sie können eine Anwendung im Internet finden oder online eine Figur erstellen. In diesem Abschnitt müssen Sie die Schulung absolvieren, um das grundlegende Verfahren zu verstehen. Danach können Sie versuchen, selbst Ihr eigenes Layout des zukünftigen Teils zu erstellen. Das Programm selbst konvertiert das Dateiformat und sendet es zum Drucken.