3D-Drucker

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Ein ORDbot Quantum 3D Drucker
Ein kleines Gargoyle-Modell wurde gescannt und dann mit einem 3D-Drucker ausgedruckt.
Das Video zeigt komprimiert auf vier Minuten das ca. 30-minütige Drucken einer Kugel im Fused Deposition Modeling-Verfahren.

Ein 3D-Drucker (dreidimensionaler Drucker) ist eine Maschine, die dreidimensionale Werkstücke aufbaut. Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder pulverförmigen 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[1] und Metalle.

Inhaltsverzeichnis

Beschreibung [Bearbeiten]

3D-Drucker der Bauart Lasersintern

3D-Drucker sind eine spezielle Unterart der Maschinenklasse der digitalen Fabrikatoren. Innerhalb der Klasse der digitalen Fabrikatoren sind die 3D-Drucker die wichtigste Klasse der Teilklasse der additiven, also anhäufenden, aufbauenden Fabrikatoren.

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.[2]

Einige grundlegende Vorteile gegenüber konkurrierenden Herstellungsverfahren führten und führen zu einer zunehmenden Verbreitung der Technik auch in der Massenproduktion von Teilen. Gegenüber dem Spritzgussverfahren z. B. hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass das aufwändige Herstellen von Formen und das Formenwechseln entfällt. Gegenüber allen Material wegnehmenden Verfahren wie Schneiden, Drehen, Bohren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass der Materialverlust entfällt. Meist ist der Vorgang auch energetisch günstiger, weil das Material nur einmal aufgebaut wird und zwar genau in der benötigten Größe und Masse und dann fertig ist. Siehe hierzu auch Schnelle Fertigung.

Die wichtigsten Techniken des 3D-Druckens sind das selektive Laserschmelzen und das Elektronenstrahlschmelzen[3] für Metalle und das selektive Lasersintern für Polymere, Keramik[4] und Metalle, die Stereolithographie und das Digital Light Processing für flüssige Kunstharze und das Polyjet-Modeling sowie das Fused Deposition Modeling für Kunststoffe und teilweise Kunstharze. Die erreichbare Auflösung eines Kunstharz-Druckers beträgt derzeit (Ende 2012) z. B. 0,043 mm in x- und y-Richtung und 0,016 mm auf der z-Achse.[5]

Multipler 3D-Druck [Bearbeiten]

Meist arbeiten 3D-Druckmaschinen nur mit einem Werkstoff bzw. einer Werkstoffmischung und einem Druckverfahren. Versuchsweise wurden aber schon kombinierte Druckverfahren erprobt. So haben etwa Wissenschaftler der Cornell-Universität eine komplette Zink-Luft-Batterie aus mehreren Werkstoffen gedruckt.[6]

Das Drucken von Kunststoffen in unterschiedlichen Härtegraden und Farben ist inzwischen auch simultan möglich, was Prozesse, die bisher mehrere Fertigungsschritte benötigten, in einem Arbeitsgang durchführbar macht. So kann beispielsweise ein Objekt stellenweise mit gummiähnlichen Flächen stoßresistent gemacht werden.[7]

Industrie [Bearbeiten]

Bekannte Hersteller von 3D-Druckern sind im Bereich

Diskurs und Auswirkungen [Bearbeiten]

In der Wissenschaft hat parallel zur technischen Weiterentwicklung und der zunehmenden Verbreitung von 3D-Druckverfahren eine Diskussion über die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Folgen dieser Entwicklung begonnen. Einige Forscher erwarten einschneidende Veränderungen im wirtschaftlichen Gefüge. Diese seien beispielsweise durch die Verlagerung von Produktionsprozessen zu den Konsumenten zu erwarten. Außerdem würden Innovationsprozesse deutlich beschleunigt. [8] Einige britische Wissenschaftler sehen die Technik sogar als Grundlage für eine dritte industrielle Revolution. [9] Kritiker dieser Annahme, wie der Mathematiker Hartmut Schwandt von der Technischen Universität Berlin, halten dem entgegen, dass die Prozess- und Materialkosten bei der individuellen Fertigung wesentlich höher seien, als bei der Massenfertigung. Aus diesem Grund hält er die Ausrufung einer weiteren industriellen Revolution für übertrieben.[10] Kritisiert wurde die Veröffentlichung von kostenlosen Bauplänen für den Druck einer Waffe, einer Plastikpistole, im 3-D-Verfahren durch Cody Wilson auf einer Internetseite. Die Baupläne mussten auf Druck des US-Verteidigungsministeriums wegen des Vorwurfs des Verstoßes gegen Waffen-Exportvorschriften von der Internetseite entfernt werden.[11][12]

Siehe auch [Bearbeiten]

Die Venus vom Hohlefels ist eine etwa 35.000 Jahre alte Figur. Die hier gezeigte Replik wurde mittels eines 3D-Druckers der Bauart Stereolithografie hergestellt.

Literatur [Bearbeiten]

  •  Andreas Gebhardt: Rapid Prototyping - Werkzeuge für die schnelle Produktentstehung. 2. Auflage. Hanser Verlag, München 2002, ISBN 3-446-21242-6.
  •  Petra Fastermann: 3D-Druck/Rapid Prototyping: Eine Zukunftstechnologie - kompakt erklärt. 1. Auflage. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-29224-8.
  •  Gregor Honsel: Rapid Manufacturing. 3D-Druck war bisher ein Verfahren für wenige Spezialanwendungen in der Industrie. Jetzt erobert es den Massenmarkt – und setzt einen Kreativitäts-Turbo in Gang.. In: Technology Review. Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2001 (http://www.heise.de/tr/artikel/Rapid-Manufacturing-1211350.html).
  •  Wilhelm Meiners: Direktes Selektives Laser Sintern einkomponentiger metallischer Werkstoffe. RWTH, Aachen 1999.
  •  Jean-Pierre Kruth: Binding Mechanisms in Selective Laser Sintering and Selective Laser Melting. In: Rapid Prototyping Journal. 2002, ISSN 13552546, S. 26 ff..

Weblinks [Bearbeiten]

 Commons: 3D-Drucker – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Kunst

Einzelnachweise [Bearbeiten]

  1. ↑ Georg Pichler: TU Wien: Neue Herzpumpe aus dem 3D-Drucker
  2. ↑ Kristin Hüttmann: 3-D-Druck sprengt Grenzen herkömmlicher Fertigungsverfahren. In Financial Times Deutschland, 23. Januar 2012.
  3. ↑ Koike, M., Martinez, K., Guo, L., Chahine, G., Kovacevic, R., and Okabe, T., “Evaluation of Titanium Alloy Fabricated using Electron Beam Melting System for Dental Applications, the Journal of Materials Processing Technology, 211(8): 1400-1408; Kovacevic, R. and Smith, P., “A New Capability for Advanced Precision Manufacturing – Freeform Printing in Three Dimensions”, AMMTIAC (DoD Information Analysis Center sponsored by the Defense Technical Information Center), Quarterly, Vol. 3, No. 2, 2008
  4. ↑ A. Kindtner, M. Kindtner, W. Kollenberg: Realisierung keramischer Prototyping mittels 3D-Druck und Heißgießen. In: Werkstoffzentrum Rheinbach (PDF).
  5. ↑ Schallplatten aus dem 3D-Drucker. In: heise online, 21. Dezember 2012.
  6. ↑ http://ccsl.mae.cornell.edu/research/sff/SFFBatteryFaster.wmv
  7. ↑ Multi-Material 3D Printing. In: Cornell Creative Machines Lab (englisch).
  8. ↑ Hendrik Send: Die dritte industrielle Revolution. In: Deutschlandfunk, 2. November 2012.
  9. ↑ A third industrial revolution. In: The Economist, 21. April 2012 (englisch).
  10. ↑ Julian Wolf: 3D-Drucker führen zu keiner Revolution. In: gulli.com, 2. März 2013, abgerufen am 4. März 2013.
  11. ↑ Defense Distributed": Plan für Plastikpistole aus dem 3-D-Drucker ist offline
  12. ↑ This file has been removed from public access at the request of the US Department of Defense Trade Controls. Until further notice, the United States government claims control of the information.
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