3D-Druck

Ziel
Mittels 3D-Druck lassen sich Bauteile herstellen, die dem Serienprodukt bereits sehr nahe kommen. Je nach Zielsetzung kann es sich um Designmodelle, aber auch um funktionsfähige und mechanisch belastbare Funktionsprototypen handeln.

Voraussetzungen
Die Ausgangsbasis für den 3D-Druck ist ein digitales 3D-Modell, in der Regel im STL-Format. Auch wenn der 3D-Druck viele Gestaltungsfreiheiten bietet, sind je nach verwendetem Verfahren bestimmte Gestaltungsrichtlinien zu beachten. Gegenüber dem tatsächlichen Serienprodukt müssen daher gegebenenfalls Änderungen vorgenommen werden.

Erklärung
Da jedes 3D-Druckverfahren spezifische Vor- und Nachteile hat, muss für jedes Projekt das geeigneste Verfahren ausgewählt werden. Ein erstes Unterscheidungsmerkmal sind die verfügbaren Werkstoffe. Wenn Bauteile gedruckt werden sollen, die z.B. elastisch, transparent, mechanisch belastbar, hitzebeständig oder wasserdicht sein sollen, schränkt dies die Auswahl der Druckverfahren ein. Hinzu kommt, dass bei einigen Verfahren Stützstrukturen erforderlich sind, was sich je nach Bauteilform negativ auf die Oberflächenqualität und die Wirtschaftlichkeit auswirken kann.

 

FDM-Drucker des Fablabs an der OVGU (c) M.P. Rothkoetter
FDM-Drucker des Fablabs an der OVGU (c) M. P. Rothkoetter

Vorgehen
Anhand des vorbereiteten 3D-Modells wird mittels einer CAM-Software (im 3D-Druck Slicer genannt) das Maschinenprogramm für den 3D-Drucker erstellt. Da alle bisherigen 3D-Drucker schichtweise arbeiten, wird hierzu das Modell in dünne Scheiben (Slices) zerlegt. Anschließend wird das Programm an den Drucker geschickt und ausgeführt. Der fertige Druck muss in der Regel noch nachbearbeitet werden, wenn eine hohe Oberflächenqualität erwünscht ist. Hierzu gehören beispielsweise das Entfernen von Stützmaterial, Schleifen, Spachteln oder Lackieren. 

Grenzen und Alternativen
Auch wenn der 3D-Druck viele Möglichkeiten bietet und im Trend liegt, ist bei jedem Bauteil zu prüfen, ob konventionelle Verfahren nicht besser geeignet sind. Bei plattenförmigen Bauteilen können z.B. CNC-Fräsen, Laser- oder Wasserstrahlschneiden die bessere Alternative darstellen. Wenn nur ein Designmodell erwünscht ist, lässt sich mit konventionellen Modellbauverfahren manchmal ein schnelleres und besseres Ergebnis erzielen, insbesondere auch bezüglich der erforderlichen Nacharbeit.

Literatur
Redwood, Ben; Schöffer, Filemon; Garret, Brian; Fadell, Tony: The 3D printing handbook. Amsterdam: 3D Hubs, 2017
https://www.3dhubs.com/knowledge-base/
www.fictiv.com/hwg/

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