3D Drucker

Was ist ein 3D-Drucker?

Mit 3D-Drucker lassen sich, wie der Namen schon sagt, dreidimensionale Bauteile, Schmuckstücke, Modelle, Spielzeuge und vieles mehr herstellen. Neben Kunststoff können mit verschiedenen Geräten auch Metall, Gold, Sand, Keramik und andere Materialien verarbeitet werden. Die auch für Privatpersonen erschwinglichen 3D-Drucker arbeiten allesamt mit Kunststoffdraht. Dieser wird auf Rollen aufgewickelt eingekauft und, vergleichbar mit Heissleim, beim Druckkopf bis zur Schmelztemperatur aufgeheizt. Der flüssige Kunststoff fliesst in einer kontinuierlichen Linie, die den Bewegungen des Druckkopfs folgt, nach unten, verbindet sich mit dem bereits vorhandenen Kunststoff, kühlt ab und wird fest. So wird das gewünschte Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut.

Wie druckt man etwas aus?

  1. Entweder erstellt man selbst ein 3D-Modell des gewünschten Bauteils (z.B. mit TinkerCAD) oder sucht sich ein passendes im Internet (z.B. in der Modellsuche bei TinkerCAD oder auf Thingiverse.com)

  2. Das selbst erstellte oder im Internet gefundene Modell wird als .stl-Datei heruntergeladen

  3. Diese Datei wird nun in ein Programm importiert, welches das Modell für den Druck vorbereitet, wobei verschiedene Einstellungen (Grösse, Farbe, Schichtdicke, ...) ausgewählt werden können. Beim von iMake-IT verwendeten 3D-Drucker, "Ultimaker 3", heisst das Programm "Cura".

  4. Das für den Druck vorbereitete Modell wird nun entweder auf einem USB-Stick gespeichert und auf den 3D-Drucker überspielt oder direkt aus dem Programm an den 3D-Drucker gesendet.

  5. Nun kann das Bauteil ausgedruckt werden.

Vorschriften für 3D-Modelle

Beim Erstellen oder der Auswahl von 3D-Modellen müssen die folgenden Vorschriften beachtet werden, damit der Druck gelingt:

Überhänge

Auf diesem Foto von 3dhubs.com sind Bauteile mit zunehmend grösseren Überhängen abgebildet. Man kann gut sehen, dass der Druck ungenauer und fehlerhafter wird, je grösser die Überhänge werden. Daumenregel: max. 45° Grad

Brücken

Was sind denn Brücken bei Bauteilen aus dem 3D-Drucker? Dieses Foto von support.ultimaker.com veranschaulicht das einleuchtend. Je länger diese Brücken sind, desto ungenauer und fehlerhafter wird der Druck. Oder anders gesagt: Je länger solche Brücken sind, desto mehr hängen sie in der Mitte durch.

Daumenregel: max. 10mm Brückenlänge

Wanddicke

Je dünner die Wanddicke ist, desto schwächer und fehlerhafter wird das Teil.

Daumenregel für Dekoration: min. 1mm

Daumenregel für stabile Teile: min. 3mm

Wichtige Einstellungen vor dem Druck

Auch die Einstellungen vor dem Druck tragen viel zum Erfolg bei. Die jeweils fett gedruckten Daumenregeln beziehen sich auf die Arbeit mit dem Ultimaker 3, sind aber auch bei der Arbeit mit ähnlichen 3D-Druckern hilfreich.

Orientierung und Anhaften am Spiegel (Adhesion)

Je kleiner die Grundfläche (die erste Schicht) des Teils ist, desto grösser ist das Risiko, dass sich das Teil während dem Drucken vom Spiegel löst.

In diesem Beispiel von all3dp.com sieht man, wie sich das Bauteil von dem, als Grundfläche dienenden, Spiegel gelöst hat. Dies lässt den Druck garantiert scheitern.

Deshalb ist es wichtig, das Teil so zu drehen, dass die grösstmögliche Fläche auf dem Spiegel zu liegen kommt.

Links das Teil in einer schlechten Position (kleine Grundfläche)

und rechts in einer guten (grosse Grundfläche).

Falls nötig kann beim Vorbereiten des 3D-Modells für den Druck (z.B. in Cura) die erste Schicht durch einen zusätzlichen Rand (Adhesion) vergrössert werden. Ein Nachteil hierbei ist, dass man diesen bei komplizierten Teilen nicht ohne Rückstände ablösen kann.

In diesem Beispiel von filament2print.com sieht man gut den zusätzlichen Rand bei der ersten Schicht.

Füllstruktur (Infill)

Je mehr Füllstruktur, desto stabiler, schwerer und teurer wird das Teil. Zudem wird der Druck langsamer. Gradual infill, definiert den Wert automatisch.

Daumenregel: Gradual infill

Auf diesem Foto von proyectos3d.com.ar sind vierschieden stabile Stützstrukturen abgebildet.

Schichtdicke (Layer Height)

Je kleiner die Schichtdicke, desto genauer wird das Teil und umso schöner seine Oberfläche. Jedoch wird der Druck deutlich langsamer.

Daumenregel: 0.2mm

Auf diesem Foto von 3dhubs.com sind vier Bauteile mit von links nach rechts immer kleiner werdenden Schichtdicken zu sehen.