Vor drei Jahren klang das Drucken von 3D-Objekten zu Hause unglaublich. Aber in nur wenigen Jahren hat sich der 3D-Druck explosionsartig entwickelt. Der Wandel von einer Nischentechnologie zu einer bahnbrechenden Innovation hat die Vorstellungskraft von Herstellern und Enthusiasten von 3D-Laserdruckern gefesselt. 3D-Druck hat das Potenzial, die Fertigung radikal zu verändern, indem er Unternehmen ermöglicht, Produkte auf neue Weise zu entwerfen und herzustellen, während Materialabfälle reduziert, Energie gespart und die Zeit bis zur Markteinführung verkürzt wird.
Die 3D-Drucktechnologie wurde ursprünglich in den 1980er Jahren von Ingenieuren und Physikern erfunden und hat seitdem große Fortschritte gemacht. 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, ist der Prozess, ein Objekt zu erstellen, indem Material schichtweise in kleinen Mengen aufgetragen wird. Die Grundidee der additiven Fertigung findet sich in Gesteinsschichten tief unter der Erde, aber ein moderneres Beispiel ist ein regulärer Desktop-Drucker. So wie ein Tintenstrahldrucker einzelne Tintentropfen hinzufügt, um ein Bild zu bilden, fügt ein 3D-Laserdrucker Material nur dort hinzu, wo es basierend auf einer digitalen Datei benötigt wird.
In einigen 3D-Druckprozessen werden etwa 98% des Rohmaterials für das fertige Teil verwendet. Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Druck Herstellern, neue Formen und leichtere Teile zu schaffen, indem weniger Rohmaterialien verwendet und weniger Fertigungsschritte benötigt werden. Dies kann in einem geringeren Energieverbrauch beim 3D-Druck resultieren - bis zu maximal 50% weniger Energie für bestimmte Prozesse im Vergleich zu traditionellen Fertigungsmethoden.
Obwohl die Möglichkeiten der additiven Fertigung endlos sind, wird der 3D-Laserdrucker heute hauptsächlich zur Herstellung kleiner, relativ teurer Teile aus Kunststoff- und Metallpulvern eingesetzt.
Zuerst wird ein 3D-Blueprint mit Hilfe von CAD-Software erstellt. Zum Beispiel wurden 3D-Laserdrucker verwendet, um alles von Robotern und Prothesen bis hin zu maßgeschneiderten Schuhen und Instrumenten herzustellen. Nach dem Klicken auf “Drucken” übernimmt die Maschine und baut das Objekt automatisch auf. Während der Druckprozess je nach Art der 3D-Drucktechnologie variiert, ist die Materialextrusion der häufigste Prozess, der im Desktop-3D-Laserdrucker verwendet wird.
Die Materialextrusion funktioniert wie eine Heißklebepistole. Das Druckmaterial (in der Regel Kunststofffilament) wird erhitzt, bis es schmilzt und aus der Druckdüse extrudiert wird. Mit Informationen aus der digitalen Datei – das Design wird in dünne zweidimensionale Abschnitte geschnitten, damit der Drucker weiß, wo Material platziert werden soll – gibt die Düse das Polymer ab, um eine dünne Schicht zu bilden, die typischerweise 0,1 mm dick ist. Das Polymer kühlt schnell ab und härtet aus, wobei es sich mit der darunter liegenden Schicht verbindet, bevor die Bauplattform absenkt und der Druckkopf eine weitere Schicht hinzufügt. Je nach Größe und Komplexität des Objekts kann der gesamte Prozess von wenigen Minuten bis zu mehreren Tagen dauern. Nach Abschluss des Drucks benötigt jedes Objekt eine Nachbearbeitung, einschließlich des Entfernens des Objekts von der Bauplattform, des Entfernens von Stützstrukturen und des Abfegens von überschüssigem Pulver.
