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3D Druck Material

Welches Material nutze ich für meinen Drucker?

Die Zahl der additiven Fertigungstechnologien im 3D-Druck nimmt stetig zu. Immer mehr Materialien stehen zur Verfügung. Mittlerweile sind sogar beispielsweise 3D Schokoladendrucker erfolgreich auf dem Markt. Entscheidend für das richtige 3D-Druckermaterial ist der Verwendungszweck. Alle Varianten haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Der zweite zu berücksichtigende Faktor ist die Hardware: Nicht jeder Drucker kann mit jedem 3D-Druckermaterial umgehen.

KUNSTSTOFFE

FDM (fused deposition modeling) gehört zum bekanntesten 3D-Druckverfahren und findet immer mehr Anklang im Hobbybereich. 

Kunstofffilamente wie PLA, PET-G, ABS und viele andere Zusammensetzungen, mit verschiedenen Eigenschaften, wie z.B. Witterungsbeständigkeit, UV-Resistenz,  chemische Resistenz, usw., haben eine Sache gemeinsam:

Sie lassen sich mit den richtigen Temperatureinstellungen mittels 3D-Drucker zu einem Teil Formen. Einfach ausgedrückt.

Um genau r zu sein, der Kunststoff wird geschmolzen und Schicht für Schicht auf die Verfahrebene aufgetragen. Desto feiner die Höhe der Schichten, desto weniger sieht man die einzelnen Schichten, mit dem bloßen Auge. Doch auf diese Weise verlängert sich die Druckzeit enorm. Natürlich spielen auch andere Faktoren auf die Zeit, beispielsweise die Füllung (Infill) oder die Wandstärke.

Das Filament sollte vorzugsweise getrocknet werden, bzw. in einer Box mit Silikat gelagert, da Kunstoffe generell die Neigung haben Luftfeuchtigkeit einzuziehen, was sich im Druckbild bemerkbar machen könnte. Deswegen werden auch beheizte Trockenboxen empfohlen.

Bei 3D-Druckern mit Bowden-Extruder wird  empfohlen das Filament von der Seite zuzuführen, wohingegen bei einem Direct-Extruder eine Zufuhr von oben von Vorteil ist.

Elastische Filamente wie TPU, lassen sich nur bedingt mit einem Bowden-Extruder drucken, da der Weg zwischen Förderräder und Hotend so weit entfernt von einander ist, das flexibles Filament nicht mehr genug Kraft hat durch die Düse gedrückt zu werden und sich stattdessen schon im PTFE-Schlauch verdrehen könnte.

RESIN/HARZ

SLA (Stereolithographie) ist das älteste Druckverfahren und hat sich durch die bewerte Technologie kaum verändert. 

Dabei wird Resin (meistens mit einer Wellenlänge von 405nm) in ein Behälter gefüllt. Nach dem Druckstart fährt eine Plattform von oben in den Behälter und bleibt auf der ersten Schichthöhe stehen, in dem Moment wird von unten mittels UV-Licht die ersten Positionen vom Objekt abgelichtet und verhärten an der Plattform. So setzt sich nach und nach der Druck zusammen und zum Schluss ist dass fertige Objekt Kopfüber an der Plattform und kann mit einem Spachtel gelöst werden.

Das fertige Objekt muss jetzt noch mit einer Wash & Cure mit IPA ausgewaschen werden und danach noch mit UV-Licht nachgehärtet werden.

Bei diesem Druckverfahren lassen sich äußerst Detailreiche Skulpturen, aber auch Funktionsteile herstellen. 

Das Harz das dabei verwendet wird, gibt es in vielen verschiedenen Farben. Auch transparentes oder flexibles Resin lässt sich mit guten Einstellungen einfach drucken. 

METALL

SLS (selektives Lasersintern) ist die Königsklasse in der additiven Fertigung.

Simpel erklärt:

Mit einem Rakel wird Metallpulver maschinell Schicht für Schicht aufgetragen und mit einem Laser nach jedem Rakelzug das Objekt aufgebaut. 

Zum Schluss hat man einen großen mit Pulver gefüllten Bauraum, aus dem man mit speziellen Absauganlagen und Pinsel die fertigen Objekte herausholen muss.

Das geniale ist, dass das Pulver gleichzeitig als Stützelement für die Objekte dient und darf wiederverwendet werden. Sehr komplexe Geometrien lassen sich mit diesem Verfahren fertigen und eine hohe Serienqualität lässt sich damit erreichen.

Momentan sind die Anschaffungskosten für solche Geräte und deren nötigen Zubehör sehr hoch und deshalb auch eher für den Industriellen/Gewerblichen Zweck geeignet.

KERAMIK

Es war nur eine Frage der Zeit bis sich auch dieses Verfahren im 3D-Druck widerspiegelt. Mittlerweile haben sich SLA, DLP, FDM, Binder Jetting und sogar SLS Verfahren auf das Keramische Material Ton angepasst. Einer Studie zufolge soll der Keramikdruck 2025 zur Reife kommen und sich fortan als Fertigungstechnik für verschiedenste Branchen etablieren.