3D-Druckverfahren allgemein

Die aktuell drei wichtigsten 3D-Druckverfahren in der Kunststoffverarbeitung sind

  • Gipsdrucken, ( Polymerkunststoff)
  • Fused Deposition Modeling,
  • Multi-/Polyjet Modelling 

Daneben  lassen sich  folgende Verfahren aufzählen, die vielleicht weniger verbreitet – aber trotzdem wichtige Sparten der spannenden Technologie darstellen. Es gibt  bereits vielfältige Materialien für die Medizintechnik,  Drucker die Wachse verarbeiten – zum Beispiel für die Schmuckindustrie, Drucker die Metalllegierungen erzeugen können und die sogenannten Sanddrucker  - für den Formenbau der Metallgießereien.

sanddrucker

Hier wie ich persönlich besonder beeindruckend fand und auf der Euromold Dez 2012  in Frankfurt gesehen – eine Portalmaschiene auf der Endlosprofile gedruckt werden können.

Das mir dieses Modell besonders aufgefallen ist  mag aber auch an meiner persönlichen Lieblingsphantasie liegen – das Haus das aus dem Drucker kommt.

 

 

 

Die grundlegende Gemeinsamkeit der Druckverfahren ist der  schichtweiser Aufbau von Material. Deshalb spricht man auch hier vom additiven Verfahren innerhalb des rapid prototypings. 

Die wesentlichen Unterschiede  der 3 D Druckverfahren liegen in den verwendeten Materialien und den damit verbundenen Eigenschaften. Für die professionelle Anwendung geht es wesentlich darum wie präzise die Ausgabe der Drucke ist, um den Grad der Komplexität von Hardware und Verfahren und den ökonomischen Aspekt.

Verbraucher, Konstrukteur und weiterverarbeitende Gewerke sollten das Druckverfahren nach den Anforderungen des zu fertigenden Objektes auswählen. Je nachdem ob es ein Prototyp ist, ein Positiv oder Negativ für den Formenbau, ein Bauteil mit mechanischen Beanspruchungen, ein Einzelteil oder soll eine Serie gefertigt werden, dient es der Anschauung oder vielleicht rein dekorativen Zwecken.

  •  Gipsdruck ( Z printer) 

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Im Gipsdruckverfahren wird ein Polymergips ( Hochleistungskunstoff) schichtweise aufgetragen. Der Druckkopf sprüht  Binder auf das Pulver. Nachdem die Objekte getrocknet sind, werden sie mit flüssigen Kunststoffen verfestigt. Der Z Printer bietet eine ökonomische und schnelle Methode der Objekterstellung. Die Objekte sind weiß – je nach Wandstärke durchscheinend und können lackiert werden.

Hier ist das Verfahren ausführlich beschrieben.

  •  
  • multi jet modeling

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Multi-/Polyjet Modeling (MJM)
Im Mulitjetverfahren wird Schichtweise ein flüssiger Polymerkunstoff aufgetragen und mittels UV Licht gehärtet.

Die gedruckten Objekte sind von hoher Präzision und können  beweglich sein – wie zum Beispiel hier im Bild zu sehen – ist das Rad mit funktionellem Kugellager als ein Teil gedruckt. Das Material ist überwiegend transluzent.

 

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OLYMPUS DIGITAL CAMERADas Objet verfahren verwendet Kunstoffgranulat.

Das erstaunliche Ergebnis des Verfahrens liefert Materialien in unterschiedlichen Härtegraden und     Durchfärbungen.

 

 

 

 

 

  • Fused Deposition Modeling
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Fused Deposition Modeling (FDM)
Kurz gesagt werden für die FDM Drucke ABS Schnüre zu Objekten verschmolzen.

 

 

 

 

wikipedia schreibt zu den Verfahren:

 Der Begriff Multi-Jet Modeling (MJM) (auch Polyjet-Modeling[1]) bezeichnet ein Verfahren des Rapid Prototyping, bei dem ein Modell durch einen Druckkopf mit mehreren linear angeordneten Düsen, der ähnlich wie der Druckkopf eines Tintenstrahldruckers funktioniert, schichtweise aufgebaut wird. Maschinen, mit denen das Multi-Jet Modeling ausgeführt wird, gehören zur Maschinenklasse der 3D-Drucker.
Aufgrund der geringen Größe der mit diesen Systemen erzeugten Tröpfchen können auch feine Details dargestellt werden. Eine Druckauflösung von 450 dpi und besser ist technisch möglich.
Um Überhänge fertigen zu können, sind Stützkonstruktionen nötig. Diese werden – je nach Hersteller – massiv aus einem niedriger schmelzenden Wachs oder in Form nadelartiger Stützen aus dem Modellwerkstoff aufgebaut. Als Ausgangsmaterial verwendete man zuerst Hartwachse oder spezielle wachsähnliche Thermoplaste. Die ersten Systeme dieser Verfahrensgruppe verfügten nur über diese schmelzfähigen Kunststoffe und nur einen Druckkopf. Die Weiterentwicklung der Anlagentechnik führte zu Zweikopfsystemen. Hierbei ist der Einsatz eines Modellwerkstoffes und eines speziellen Stützwachses möglich. Die während der Fertigung erforderliche Stützgeometrie (auch als Support bezeichnet) kann auf Grund der Verwendung von schmelzfähigen Materialien mit geringem Aufwand durch Erwärmen entfernt werden. Als Modellwerkstoff finden häufig UV-empfindliche Photopolymere Anwendung. Diese Rohmaterialien in Form von Monomeren werden unmittelbar nach dem „Aufdrucken“ auf die bereits vorhanden Schichten mittels UV-Licht polymerisiert und dabei vom flüssigen Ausgangszustand in den festen Endzustand überführt. Der chemische Prozess dabei ähnelt der Stereolithografie (SL). Auch die wesentlichen Eigenschaften der generierten Objekte entsprechen weitgehend den mittels SL gefertigten Teilen.
Fused Deposition Modeling (FDM; deutsch: Schmelzschichtung) bezeichnet einFertigungsverfahren aus dem Bereich des Rapid Prototyping, mit dem ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigem Kunststoff aufgebaut wird. Maschinen für das FDM gehören zur Maschinenklasse der 3D-DruckerDieses Verfahren basiert auf der Verflüssigung eines drahtförmigen Kunststoff- oderWachsmaterials durch Erwärmung. Beim anschließenden Abkühlen erstarrt das Material. Der Materialauftrag erfolgt durch Extrudieren mit einer in der Fertigungsebene frei verfahrbarenHeizdüse. Die Schichtdicken liegen je nach Anwendungsfall zwischen 0,025-1,25 mm, die Wandstärke mindestens bei 0,2 mm[1]. 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.