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3D-Druck

Drucker produziert komplettes Fahrzeugchassis

19. August 2013, 15:02 Uhr | Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

3D-Druck mittels geschmolzener Materialien

Eine der populärsten Methoden ist das Drucken mit geschmolzenen Materialien. Vor allem Kunststoffe wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PLA (PolyLactic Acid) haben einen hohen Stellenwert eingenommen. Dieses Verfahren zählt derzeit zu den günstigsten Möglichkeiten, um ein dreidimenionales Objekt zu erzeugen.

Im Grunde funktioniert ein solcher Drucker wie eine bewegliche Heißklebepistole. Auf Basis der bereits beschriebenen Layer wird ein 3D-Objekt auf einer beweglichen (oft beheizten) Plattform und mit Hilfe eines ebenfalls beheizten Druckkopfs (Extruder) aufgebaut. Je nach Modell wird entweder die Düse selbst oder die darunter liegende Plattform bewegt. Die Geschwindigkeit eines solchen Druckers wird dabei an die Zeit angepasst, die das verwendete Material zum Abkühlen bzw. zum Trocknen benötigt. Erst wenn die darunter liegende Schicht erstarrt ist, wird die nächste Ebene aufgetragen.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Auf das Fused Deposition Modeling (Schmelzschichtung) hatte auch schon Barack Obama bei seiner bereits erwähnten Rede hingewiesen. Das als FDM bezeichnete Verfahren wurde von Stratasys entwickelt und basiert auf der Verflüssigung eines drahtförmigen Kunststoff- oder Wachsmaterials durch Erwärmung. Beim anschließenden Abkühlen erstarrt das Material.

Der Materialauftrag erfolgt durch Extrudieren mit einer in der Fertigungsebene frei verfahrbaren Heizdüse. Die Schichtdicken liegen je nach Anwendungsfall zwischen 25 µm und 1,25 mm, die Wandstärke mindestens bei 0,2 mm. Bei der schichtweisen Modellherstellung verbinden sich damit die einzelnen Schichten zu einem komplexen Teil. Auskragende Bauteile können mit diesem Verfahren unter Umständen nur mit Stützkonstruktionen aus Pappe, Polystyrol oder ähnlichem erzeugt werden.

Die Qualität eines mit diesem Verfahren arbeitenden Druckers (siehe Bild) ist – neben dem digitalen Entwurf – von der Präzision der Bewegungen, der Feinheit der Düsen und den thermischen Eigenschaften des Materials abhängig. Des Weiteren können durch Hinzufügen von weiterem Extruder und eingefärbten Materialien auch bunte Objekte realisiert werden.

Um mit Hilfe dieses Verfahrens überhängende Strukturen realisieren zu können, werden neben einem weiteren Extruder auch bestimmte Stützmaterialien benötigt. Beispielsweise können geplante Hohlräume oder Stützstrukturen mit wasserlöslichen oder wachsartigen Materialien gedruckt werden, die nach dem Druck ausgewaschen oder eben weggeschmolzen werden.

Das Prinzip dieses Verfahrens lässt sich zudem mit anderen zähflüssigen Materialien wie Lebensmittel(!), Beton, Gips und ähnlichem nutzen.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Die Qualität eines mit diesem Verfahren arbeitenden Druckers (Bild 2) ist – neben dem digitalen Entwurf – von der Präzision der Bewegungen, der Feinheit der Düsen und den thermischen Eigenschaften des Materials abhängig. Des Weiteren können durch Hinzufügen von weiterem Extruder und eingefärbten Materialien auch bunte Objekte realisiert werden.

Das Prinzip dieses Verfahrens lässt sich zudem mit anderen zähflüssigen Materialien wie Lebensmittel(!), Beton, Gips und ähnlichem nutzen.