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Ein 3D-Drucker ist eine Maschine (in einer Analogie „Drucker“ genannt), die dreidimensionale Werkstücke aufbaut. Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle.
Der 3D-Druck ist ein Generatives Fertigungsverfahren.

Unter 3D-Drucken versteht man in erster Linie den Fertigungsprozess des Urformens. Innerhalb der Maschinenklasse der digitalen Fabrikatoren stellen die 3D-Drucker die wichtigste Teilklasse der additiven, also anhäufenden, aufbauenden Fabrikatoren dar.
3D-Drucker dienten zunächst vor allem der Herstellung von Prototypen und Modellen, dann der Herstellung von Werkstücken, von denen nur geringe Stückzahlen benötigt werden. So verwendet z. B. der Flugzeughersteller Boeing in dem Kampfjet F-18 Hornet 86 Lasersinterteile.
Einige grundlegende Vorteile gegenüber konkurrierenden Herstellungsverfahren führten und führen zu einer zunehmenden Verbreitung der Technik auch in der Massenproduktion von Teilen. Gegenüber dem Spritzgussverfahren z. B. hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass das aufwendige Herstellen von Formen und das Formenwechseln entfällt. Gegenüber allen Material wegnehmenden Verfahren wie Schneiden, Drehen, Bohren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass der Materialverlust entfällt. Meist ist der Vorgang auch energetisch günstiger, weil das Material nur einmal in der benötigten Größe und Masse aufgebaut wird. Siehe hierzu auch: Schnelle Fertigung.

Die wichtigsten Techniken des 3D-Druckens sind das selektive Laserschmelzen und das Elektronenstrahlschmelzen für Metalle und das selektive Lasersintern für Polymere, Keramik und Metalle, die Stereolithografie und das Digital Light Processing für flüssige Kunstharze und das Polyjet-Modeling sowie das Fused Deposition Modeling für Kunststoffe und teilweise Kunstharze. Die erreichbare Auflösung eines Kunstharz-Druckers betrug Ende 2012 z. B. 0,043 mm in x- und y-Richtung und 0,016 mm auf der z-Achse.

Eine weitere Stärke des 3D-Drucks ist die Möglichkeit sehr komplexe Formen aufzubauen, die mit existieren Maschinen schwer oder gar nicht herstellbar sind. So verwendet die Bauhütte der Sagrada Familia 3D-Drucker, um Modelle für die sehr anspruchsvollen architektonischen Formen von Antonio Gaudi anzufertigen. Dessen Gewölbe bestehen etwa aus großen Drehhyperboloiden mit dazwischen eingeschalteten hyperbolischen Paraboloiden.
Die Raumfahrtfirma SpaceX von Elon Musk etwa fertigt die kleinen SuperDraco-Raketentriebwerke mit je einem Schub von 16.000 Pounds (71.100 Newton), von denen 8 in deren Raumschiff Dragon V2 eingebaut werden, mit 3D-Druckern.
Der 3D-Druck wurde 1983 von dem US-Amerikaner Chuck Hull erfunden. Hull hat seine 3D-Druck-Technologie als Stereolithografie bezeichnet und im Jahre 1986 die erste Patentanmeldung publiziert.

Meist arbeiten 3D-Druckmaschinen nur mit einem Werkstoff oder einer Werkstoffmischung und einem Druckverfahren. Versuchsweise wurden aber schon kombinierte Druckverfahren erprobt. So haben etwa Wissenschaftler der Cornell-Universität eine komplette Zink-Luft-Batterie aus mehreren Werkstoffen gedruckt. Das Drucken von Kunststoffen in unterschiedlichen Härtegraden und Farben ist inzwischen auch simultan möglich. Dies macht Prozesse, die bisher mehrere Fertigungsschritte benötigten, in einem Arbeitsgang durchführbar. So kann beispielsweise ein Objekt stellenweise mit gummiähnlichen Flächen stoßresistent gemacht werden.

Mittels Drucks in 2 Komponenten von denen später eine, die nur vorübergehende Heftfunktion hat, etwa durch Wasser herausgelöst oder als loses Pulver aus Fugen geblasen wird, lassen sich einander durchdringende Teil (z.B. Glieder einer Kette) oder formschlüssig verbundene doch drehbare (Paradebeispiel: Differentialgetriebe) oder verschiebliche (z.B. Kolben in Zylinder) herstellen.

Quelle: Wikipedia