Der 3D-Drucker macht den Prototypenbau erschwinglich
Insbesondere in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, aber auch in Architekturbüros und im Maschinenbau gehört das Anfertigen von Modellen und Prototypen zur täglichen Arbeit. Mit Hilfe eines 3D-Druckers können diese Arbeiten komplett EDV-gestützt abgewickelt werden, so dass die dreidimensionalen Modelle nicht mehr aufwendig per Hand angefertigt werden müssen.
3D-Drucker werden wie ein herkömmlicher
Drucker an einen Personal Computer angeschlossen oder in ein Intranet eingebunden. Die Geräte können mit speziellen Druckertreibern angesprochen werden, wie sie
CAD-Programme üblicherweise mitbringen.
Funktionsprinzip der 3D-Drucker
Im Gegensatz zu herkömmlichen
Laserdruckern oder
Tintenstrahldruckern wird bei 3D-Druckern das Modell in einer geschlossenen und von vorn am Gerät zugänglichen Druckkammer hergestellt. Daher sind die Geräte deutlich voluminöser und schwerer als handelsübliche Drucker. In der Druckkammer befindet sich ein dreh- und wendbarer Tisch, auf dem das Modell entsteht.
In aller Regel arbeiten 3D-Drucker nach einem additiven Druckverfahren: Als Modelliermasse dient ein spezielles Kunststoffpulver, welches bei der Modellierung durch das Einspritzen eines Bindemittels verfestigt wird. Das
3D-Drucker Modellmaterial wird dabei Schicht für Schicht auf den zu fertigenden Gegenstand aufgetragen, so dass ein vollständiges Modell innerhalb relativ kurzer Zeit entstehen kann, weil das Bindemittel durch den Schichtauftrag schnell verhärtet und daher der in der Produktion begriffene Gegenstand keine langen Aushärte- und Trockenzeiten beansprucht. Durch spezielle Wasserdüsen wird überschüssige Modelliermasse in der Druckkammer entfernt und kann somit keine Rückstände am Prototypen oder Modell hinterlassen.
Monochrome als auch farbige Prototypen
3D-Drucker können je nach Einsatzbereich sowohl monochrome als auch farbige Prototypen und Fertigteile herstellen. Für den farbigen Druck werden Kunststoffpulver in verschiedenen Farben verwendet, die nacheinander auf das Modell aufgetragen werden. Die Modelliermassen befinden sich dabei im Gerät in einzelnen Behältern und können somit wie bei herkömmlichen Druckern manuell ausgetauscht werden. Dieses Verfahren ist zwar erheblich zeitaufwendiger, bis ein fertiges Modell hergestellt ist, es bietet jedoch den Vorteil großer Farbstabilität.
Materialanmutung
Anders als Modelle oder Prototypen aus organischem Material wie beispielsweise Holz weisen von einem 3D-Drucker angefertigte Gegenstände eine leicht aufgeraute Oberfläche auf. Die Fertigung mit Hilfe eines 3D-Druckers bietet jedoch den großen Vorteil, die Modelliermasse dosieren zu können. Dadurch wird die mechanische Beschaffenheit eines so hergestellten Modells beeinflusst. Je nach Dichteverhältnis der genutzten Kunststoffmasse sind die Modelle unterschiedlich stabil und belastbar. Auch das Gewicht variiert aufgrund der verschiedenen Modellierdichten.
Verbrauchsmaterialien beim 3D-Drucker
3D-Drucker benötigen im Gegensatz zu ihren zweidimensional arbeitenden Geschwistern viel Betriebsenergie (in aller Regel mehr als 1.000 Watt Leistung). Zusätzlich müssen ein größerer Wasserverbrauch sowie das spezifische Bindemittel und die - bei Farbdruckern verschiedenfarbigen - Kunststoffpulver bei der Kalkulation der
Verbrauchsmaterialien berücksichtigt werden. In aller Regel kann jedoch davon ausgegangen werden, dass sich die Kosten für Verbrauchsmaterialien und die noch relativ hohen Anschaffungskosten für einen 3D-Drucker bereits innerhalb eines Jahres amortisiert haben, wenn monatlich etwa zehn Modelle oder Prototypen angefertigt werden.
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