3D Druck mit FDM und SLA Verfahren
Im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren wie drehen, fräsen oder bohren, wird beim generativen oder auch additiven genannten Fertigungsverfahren Material aufgetragen.
Es gibt verschiedene additive Verfahren wie ein 3D Druck erstellt werden kann. Jedes hat seine Vor- und Nachteile. Gängige Verfahren sind Pulverbettverfahren (SLS, MJF, SAF), Esxtrusionsverfahren (FDM), Harzverfahren (SLA, DLP).
Nachfolgend gehen wir näher auf das FDM Verfahren ein. Hierbei wird wird ein Kunststofffaden, Filament genannt, durch eine erhitze Düse erwärmt, verflüssigt und aufgetragen.
Am Anfang steht das eigentliche 3D Modell in digitaler Form in einer Datei. Das Modell kann entweder aus einem 3D CAD Programm erstellt werden, oder aus einem 3D Scan hervorgehen.
Das 3D Modell wird in eine „Slicer Software“ eingelesen. Diese schneidet die Modelle in horizontale Schichten. Für jede einzelne Schicht wird nun ein Weg berechnet, welcher der Druckkopf des 3D-Druckers abfahren muss. Angefangen wird hierbei bei der untersten Schicht und geht dann weiter zur darüber liegenden Schicht. So entsteht eine Datei aus einem Weg, welcher das ganze Modell abfährt. Normalerweise werden die Modelle dabei nicht ganz gefüllt, sondern sind zu einem gewissen Prozentsatz hohl, um Material und Gewicht zu sparen. Dazu kommen Einstellungen wie Schichthöhe, Temperatur, Stützstrukturen und viele mehr, um ein perfektes Ergebnis zu erzielen.
Diese Datei aus einem einzigen langen Weg, wird nun auf den 3D-Drucker geladen. Der 3D-Drucker erhitz nun die Düse und startet bei der untersten Schicht. Er bewegt die Düse, den vom Slicer beschriebenen Weg, und drückt dabei flüssigen Kunststoff heraus. Nach dem herausdrücken, kühlt ein Lüfter den flüssigen und heissen Kunststoff. Durch das Abkühlen, wird der Kunststoff wieder fest. Ist die ganze Schicht abgefahren, fährt die Düse zur darüberliegenden Schicht. Auf die feste vorhergehnde Schicht, kann nun wiederum flüssigen Kunststoff aufgetragen werden. Dies wiederholt sich, bis alle Schichten abgefahren sind.
Der fertige 3D-Druck muss eventuell noch Nachbearbeitet werden. Hierzu gehören das Entfernen von Stützstrukturen oder das glätten der Oberfläche.
3D Druck FDM
Das wohl meist verwendete Material im 3D Druck ist PLA. Polylactide, umgangssprachlich auch Polymilchsäuren. Es wird aus Pflanzenstärke hergestellt und ist Bioneutral. Es kann theoretisch kompostiert werden.
Aus diesem Material können sowohl Dekorationen wie auch Teile für Maschinen hergestellt werden.
Je nach gewünschten mechanischen Eigenschaften können auch andere Kunsstoffe eingesetzt werden. Die Auswahl bietet von PLA, ABS, PETG, spezielle mit Kohlefaser verstärkten Materialen.
Formenbau
Für einfache Gussformen eignet sich das SLA Druckverfahren. Die Formen werden hierbei aus Kunstharz (Resin) gefertigt. Die Oberfläche der gedruckten Gussform wird dabei sehr glatt und kann mit schleifen auf hochglanz gebracht werden. Eingegossen wurde hierbei ein 2-Komponenten Silikon welcher nach der Entnahme flexibel bleibt. Mit diesem Verfahren können sehr gute Schwingungsdämpfer hergestellt werden.
