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3D-Drucker sind in der Lage, dreidimensionale Objekte anhand einer Vorlage zu produzieren. Häufig dienen dabei CAD-Modelle als Vorlagen.
Üblicherweise werden derartige Computermodelle in einem subtraktiven Prozess hergestellt. Das bedeutet, dass ein Block von Rohmaterial als Basis dient. Von diesem Block wird solange Material abgetragen, bis die gewünschte Form erreicht ist. Nach diesem Prinzip funktionieren zum Beispiel CNC-Fräßen. Die modernen 3D-Drucker hingegen arbeiten genau gegenteilig, nämlich additiv: Es werden solange Materialpartikel aufeinander gefügt, bis das Objekt dem vorgegebenen Computermodell entspricht.
Üblicherweise verwenden 3D-Drucker Kunststoffe wie beispielsweise ABS-Plastik oder Nylon. Es kommen jedoch auch Metalle oder Keramik zum Einsatz. Die einzelnen 3D-Drucker unterscheiden sich dabei in den verwendeten Techniken.
Eine mögliche Technik, die bei 3D-Druckern zum Einsatz kommt, ist das Selective Laser Sintering (SLS), kurz auch Lasersintern. Dabei findet ein starker Laser Verwendung, der in der Lage ist, Partikel aus Metall, Glas, Plastik oder Keramik in der vorgegebenen Form zu verschmelzen. So entsteht Schicht für Schicht das gewünschte Objekt aus einem Pulver der jeweiligen Rohmasse. Der Laser bestrahlt dabei in jeder Schicht genau die Bereiche, welche im fertigen Objekt zusammen gehören. Ein großer Vorteil bei dieser Technik ist, dass viele verschiedene Rohmaterialien eingesetzt werden können. Außerdem wird das Lasersintern verwendet, um sehr hitzebeständige Teile herzustellen.
Weiterhin ist Fused Deposition Modeling (FDM) ein Fertigungsverfahren, dem sich 3D-Drucker bedienen. Dabei wird das Rohmaterial im geschmolzenen Zustand durch eine Düse gepresst, um es schichtweise zu dem gewünschten Objekt zusammenzutragen. Die Steuerung der Düse erfolgt durch Servomotoren. Das geschmolzene Material wird durch Extrusion punktuell freigegeben und erstarrt dann. Die 3D-Drucker, welche auf Basis dieser Methode arbeiten, benötigen häufig mehrere Düsen. Neben der Düse für das Rohmaterial gibt es eine weitere für gegebenenfalls notwendige Stützstrukturen. Diese müssen dann nach dem Druck manuell entfernt werden. Bei 3D-Druckern des RepRap-Projektes wird ein ähnliches Verfahren verwendet, das den Namen Fused Filament Fabrication (FFF) trägt. Eine gute Übersicht der bekanntesten 3D Druck Services finden Sie auf
Eine dritte Technik von 3D-Druckern ist die Stereolithographie (SLA). Hier kommt als Rohmaterial ein lichtempfindlicher Kunststoff zum Einsatz, welcher durch einen UV-Laser Schicht für Schicht dazu gebracht wird, dass er erstarrt. Dabei entsteht das Objekt aus einer flüssigen Masse heraus, sodass Stützstrukturen gerade bei komplexen Objekten unverzichtbar sind.
Martin Frei
Autor
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