3D-Drucker Erklärung

Erklärung

Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. 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. 3D-Drucker werden in der Industrie und der Forschung eingesetzt. Daneben gibt es Anwendungen im Heim- und Unterhaltungsbereich sowie in der Kunst.
Der 3D-Druck ist ein generatives Fertigungsverfahren, nach dem Aufbauprinzip als additive Fertigung bezeichnet.

Beschreibung

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.
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 führen zu einer zunehmenden Verbreitung der Technik, auch in der Serienproduktion von Teilen. Gegenüber dem Spritzgussverfahren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass das aufwendige Herstellen von Formen und das Formenwechseln entfällt. Gegenüber allen das Material abtragenden Verfahren wie Schneiden, Drehen, Bohren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass der zusätzliche Bearbeitungsschritt nach dem Urformen entfällt. Meist ist der Vorgang energetisch günstiger, weil das Material nur einmal in der benötigten Größe und Masse aufgebaut wird.
Die erreichbare Auflösung eines Kunstharz-Druckers betrug Ende 2012 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, komplexe Formen aufzubauen, die mit existierenden Maschinen schwer oder gar nicht herstellbar sind. So verwendet die Bauhütte der Sagrada Família 3D-Drucker, um Modelle für die sehr anspruchsvollen architektonischen Formen von Antonio Gaudí anzufertigen. Dessen Gewölbe bestehen etwa aus großen Drehhyperboloiden mit dazwischen eingeschalteten hyperbolischen Paraboloiden.
Die Raumfahrtfirma SpaceX von Elon Musk fertigt die kleinen SuperDraco-Raketentriebwerke mit je einem Schub von 71.100 Newton, von denen acht in deren Raumschiff Dragon V2 eingebaut werden, mit 3D-Druckern.