Wie funktioniert der 3D-Druck?

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Beim 3D-Druck kommen spezielle Geräte zum Einsatz, um feste, dreidimensionale Objekte aus einer digitalen Datei zu erstellen. Dieses Verfahren gibt es bereits seit den 1980er Jahren, als Charles W. Hull das Verfahren erfand und das erste 3D-gedruckte Teil herstellte. Seitdem hat sich das Feld des 3D-Drucks exponentiell entwickelt und bietet unzählige Möglichkeiten.

Der 3D-Druck ist ein Verfahren, das computergestütztes Design (CAD) verwendet, um Objekte Schicht für Schicht zu erstellen. Der 3D-Druck wird häufig in der Fertigungs- und Automobilindustrie eingesetzt, wo Werkzeuge und Teile mit 3D-Druckern hergestellt werden.

Mit den wachsenden Möglichkeiten des 3D-Drucks steigt auch sein Wert: Bis 2029 wird die 3D-Druckindustrie schätzungsweise einen Wert von 84 Milliarden Dollar erreichen. Dieses Wachstum bedeutet, dass wir zwangsläufig mit Produkten - und sogar mit Häusern und Gebäuden - zu tun haben werden, die mit 3D-Druck hergestellt wurden.

WAS IST 3D-DRUCK?

Der 3D-Druck nutzt computergestütztes Design, um dreidimensionale Objekte durch ein Schichtverfahren zu erstellen. Beim 3D-Druck, der manchmal auch als additive Fertigung bezeichnet wird, werden Materialien wie Kunststoffe, Verbundwerkstoffe oder Biomaterialien in Schichten aufgetragen, um Objekte zu erstellen, die in Form, Größe, Festigkeit und Farbe variieren.

Der 3D-Druck wird auch die Gesundheitsbranche aufrütteln. Im Jahr 2020 überschwemmte die COVID-19-Pandemie die Krankenhäuser und erhöhte den Bedarf an persönlicher Schutzausrüstung. Viele Einrichtungen des Gesundheitswesens setzten auf den 3D-Druck, um ihr Personal mit dringend benötigter Schutzausrüstung zu versorgen und Teile für die Reparatur von Beatmungsgeräten zu beschaffen. Große Unternehmen, Start-ups und sogar Gymnasiasten mit 3D-Druckern haben sich der Herausforderung gestellt und sind dem Ruf gefolgt. Der 3D-Druck wird nicht nur die Herstellung von PSA und medizinischer Ausrüstung verändern, sondern auch die Herstellung von Prothesen und Implantaten vereinfachen.

Obwohl der 3D-Druck nicht unbedingt neu ist, fragen sich einige, was 3D-Druck ist und wie er funktioniert. Hier ist ein Leitfaden zum Verständnis des 3D-Drucks.

Was sind 3D-Drucker?

Kurz gesagt, 3D-Drucker verwenden CAD, um 3D-Objekte aus einer Vielzahl von Materialien, wie geschmolzenem Kunststoff oder Pulver, zu erstellen. 3D-Drucker gibt es in verschiedenen Formen und Größen, von Geräten, die auf einen Schreibtisch passen, bis hin zu großen Konstruktionsmodellen, die für den Bau von 3D-gedruckten Häusern verwendet werden. Es gibt drei Haupttypen von 3D-Druckern, und jeder verwendet eine etwas andere Methode.

ARTEN VON 3D-DRUCKERN

Stereolithografische oder SLA-Drucker sind mit einem Laser ausgestattet, der flüssiges Harz zu Kunststoff formt.

Selektives Lasersintern oder SLS-Drucker verfügen über einen Laser, der Partikel aus Polymerpulver in eine bereits feste Struktur sintert.

FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling) sind am weitesten verbreitet. Diese Drucker setzen thermoplastische Filamente frei, die durch eine heiße Düse geschmolzen werden, um ein Objekt Schicht für Schicht zu formen.

3D-Drucker sind nicht wie die magischen Kisten in Science-Fiction-Serien. Vielmehr verwenden die Drucker - die ähnlich wie herkömmliche 2D-Tintenstrahldrucker funktionieren - eine Schichtmethode, um das gewünschte Objekt zu erstellen. Sie arbeiten von Grund auf und tragen Schicht um Schicht auf, bis das Objekt genau so aussieht, wie man es sich vorgestellt hat.

Warum sind 3D-Drucker so wichtig für die Zukunft?

Die Flexibilität, Genauigkeit und Geschwindigkeit von 3D-Druckern machen sie zu einem vielversprechenden Werkzeug für die Zukunft der Fertigung. Heute werden viele 3D-Drucker für das so genannte Rapid Prototyping eingesetzt.

Unternehmen auf der ganzen Welt setzen heute 3D-Drucker ein, um ihre Prototypen innerhalb weniger Stunden zu erstellen, anstatt monatelang Zeit und potenziell Millionen von Dollar für Forschung und Entwicklung zu verschwenden. Einige Unternehmen behaupten sogar, dass das Prototyping mit 3D-Druckern zehnmal schneller und fünfmal billiger ist als die normalen F&E-Prozesse.

3D-Drucker können in fast jeder Branche eine Rolle spielen. Sie werden nicht nur für das Prototyping eingesetzt. Viele 3D-Drucker werden mit dem Druck fertiger Produkte beauftragt. Das Baugewerbe nutzt diese futuristische Druckmethode, um komplette Häuser zu drucken. Schulen auf der ganzen Welt setzen 3D-Drucker ein, um den Unterricht praxisnah zu gestalten, indem sie dreidimensionale Dinosaurierknochen und Robotikteile ausdrucken. Die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der 3D-Drucktechnologie macht sie zu einem Wendepunkt für jede Branche.

Was kann man in 3D drucken?

3D-Drucker sind extrem flexibel in Bezug auf das, was mit ihnen gedruckt werden kann. Sie können zum Beispiel Kunststoffe verwenden, um starre Materialien wie Sonnenbrillen zu drucken. Mit einer Mischung aus Gummi und Kunststoffpulver können sie auch flexible Objekte herstellen, z. B. Handyhüllen oder Fahrradgriffe. Einige 3D-Drucker sind sogar in der Lage, mit Kohlefaser- und Metallpulvern zu drucken, um extrem stabile Industrieprodukte herzustellen. Hier sind einige der häufigsten Anwendungen für den 3D-Druck.

Schnelles Prototyping und schnelle Fertigung

Der 3D-Druck bietet Unternehmen eine risikoarme, kostengünstige und schnelle Methode zur Herstellung von Prototypen, die es ihnen ermöglichen, die Effizienz eines neuen Produkts zu testen und die Entwicklung voranzutreiben, ohne dass teure Modelle oder eigene Werkzeuge benötigt werden. Darüber hinaus nutzen Unternehmen in vielen Branchen den 3D-Druck für die schnelle Fertigung, um bei der Produktion von Kleinserien oder Kleinserien von Sonderanfertigungen Kosten zu sparen.

Funktionelle Teile

Der 3D-Druck ist im Laufe der Zeit immer funktionaler und präziser geworden, so dass es möglich ist, geschützte oder schwer zugängliche Teile zu erstellen und zu beschaffen, damit ein Produkt termingerecht produziert werden kann. Außerdem verschleißen Maschinen und Geräte mit der Zeit und müssen möglicherweise schnell repariert werden, wofür der 3D-Druck eine rationelle Lösung bietet.

Werkzeuge

Wie Funktionsteile nutzen sich auch Werkzeuge mit der Zeit ab und können unzugänglich, veraltet oder teuer zu ersetzen werden. Mit dem 3D-Druck lassen sich Werkzeuge einfach herstellen und für verschiedene Anwendungen mit hoher Haltbarkeit und Wiederverwendbarkeit ersetzen.

Modelle

Auch wenn der 3D-Druck nicht alle Formen der Fertigung ersetzen kann, so stellt er doch eine kostengünstige Lösung für die Herstellung von Modellen zur Visualisierung von Konzepten in 3D dar. Dies reicht von der Visualisierung von Konsumgütern bis hin zu Architekturmodellen, medizinischen Modellen und Lehrmitteln. Da die Kosten für den 3D-Druck sinken und er immer zugänglicher wird, öffnet der 3D-Druck neue Türen für Modellierungsanwendungen.

WIE FUNKTIONIERT EIN 3D-DRUCKER?

Der 3D-Druck gehört zur Familie der additiven Fertigung und verwendet ähnliche Methoden wie ein herkömmlicher Tintenstrahldrucker - allerdings in 3D. Bei der additiven Fertigung wird etwas schichtweise hergestellt, indem kontinuierlich Material hinzugefügt wird, bis das endgültige Design fertig ist. Dieser Begriff bezieht sich meist auf das Gießen und den 3D-Druck.

Um ein dreidimensionales Objekt von Grund auf zu erstellen, bedarf es einer Kombination aus hochmoderner Software, pulverähnlichen Materialien und Präzisionswerkzeugen. Im Folgenden werden einige der wichtigsten Schritte beschrieben, die 3D-Drucker durchführen, um Ideen zum Leben zu erwecken.

WIE FUNKTIONIERT EIN 3D-DRUCKER?

3D-Drucker sind mit der additiven Fertigung verwandt. 3D-Drucker verwenden computergestütztes Design, um einen Entwurf zu verstehen. Wenn ein Entwurf fertig ist, wird ein Material, das durch eine heiße Düse oder ein Präzisionswerkzeug aufgetragen werden kann, Schicht für Schicht gedruckt, um ein dreidimensionales Objekt von Grund auf zu schaffen.

3D-Modellierungssoftware

Der erste Schritt in jedem 3D-Druckverfahren ist die 3D-Modellierung. Um die Präzision zu maximieren - und weil 3D-Drucker nicht auf magische Weise erraten können, was Sie drucken möchten - müssen alle Objekte in einer 3D-Modellierungssoftware entworfen werden. Manche Entwürfe sind zu kompliziert und detailliert für herkömmliche Fertigungsmethoden. Hier kommt die CAD-Software ins Spiel.

Die Modellierung ermöglicht es Druckern, ihr Produkt bis ins kleinste Detail anzupassen. Die Fähigkeit der 3D-Modellierungssoftware, Präzisionsdesigns zu ermöglichen, ist der Grund dafür, dass der 3D-Druck in vielen Branchen als echter "Game Changer" gehandelt wird. Diese Modellierungssoftware ist besonders wichtig für eine Branche wie die Zahnmedizin, in der Labore 3D-Software verwenden, um Zahnschienen zu entwerfen, die genau auf die jeweilige Person zugeschnitten sind. Sie ist auch für die Raumfahrtindustrie von entscheidender Bedeutung, da sie die Software für die Konstruktion einiger der kompliziertesten Teile eines Raketenschiffs verwendet.

Schneiden des Modells

Nach der Erstellung eines Modells ist es an der Zeit, es zu "zerschneiden". Da 3D-Drucker das Konzept der drei Dimensionen nicht wie Menschen begreifen können, müssen Ingenieure das Modell in Schichten aufteilen, damit der Drucker das Endprodukt erstellen kann.

Die Slicing-Software nimmt Scans von jeder Schicht eines Modells auf und teilt dem Drucker mit, wie er sich bewegen muss, um die jeweilige Schicht nachzubilden. Slicer sagen dem 3D-Drucker auch, wo er ein Modell "füllen" soll. Diese Füllung verleiht einem 3D-Druckobjekt interne Gitter und Säulen, die das Objekt formen und verstärken. Sobald das Modell geschnitten ist, wird es an den 3D-Drucker geschickt, der den eigentlichen Druckvorgang durchführt.

Der 3D-Druckprozess

Wenn das Modellieren und Schneiden eines 3D-Objekts abgeschlossen ist, ist es an der Zeit, dass der 3D-Drucker die Arbeit übernimmt. Der Drucker funktioniert im Allgemeinen wie ein herkömmlicher Tintenstrahldrucker im 3D-Direktdruckverfahren, bei dem eine Düse hin- und herfährt, während sie Schicht für Schicht ein Wachs oder ein kunststoffähnliches Polymer aufträgt und wartet, bis diese Schicht getrocknet ist, um dann die nächste Ebene hinzuzufügen. Dabei werden im Wesentlichen Hunderte oder Tausende von 2D-Drucken übereinander gelegt, um ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen.

Materialien für den 3D-Druck

Es gibt eine Vielzahl verschiedener Materialien, die ein Drucker verwendet, um ein Objekt bestmöglich nachzubilden. Hier sind einige Beispiele:

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

Ein Kunststoff, der leicht zu formen und zäh zu brechen ist. Das gleiche Material, aus dem auch LEGOs hergestellt werden.

Kohlenstofffaser-Filamente

Kohlefasern werden für die Herstellung von Objekten verwendet, die stark, aber auch extrem leicht sein müssen.

Leitfähige Filamente

Diese druckbaren Materialien befinden sich noch im Versuchsstadium und können zum Drucken elektrischer Schaltkreise verwendet werden, ohne dass Drähte erforderlich sind. Dies ist ein nützliches Material für tragbare Technologien.

Flexible Filamente

Mit flexiblen Filamenten lassen sich Drucke herstellen, die biegsam und dennoch robust sind. Mit diesen Materialien kann alles gedruckt werden, von Armbanduhren bis zu Handyhüllen.

Metall-Filament

Metallfilamente werden aus fein gemahlenen Metallen und Polymerkleber hergestellt. Sie können aus Stahl, Messing, Bronze und Kupfer hergestellt werden, um das Aussehen und die Haptik eines Metallobjekts zu erhalten.

Holz-Filament

Diese Filamente enthalten fein gemahlenes Holzpulver, das mit Polymerkleber vermischt ist. Sie werden natürlich zum Drucken von holzähnlichen Objekten verwendet und können je nach Temperatur des Druckers wie helles oder dunkles Holz aussehen.

Der 3D-Druckprozess dauert zwischen ein paar Stunden für wirklich einfache Drucke, wie z. B. eine Schachtel oder eine Kugel, und Tagen oder Wochen für viel größere, detaillierte Projekte, wie z. B. ein Haus in voller Größe.

WIE VIEL KOSTEN 3D-DRUCKER?

Die Kosten für 3D-Drucker variieren je nach Größe, Spezialisierung und Verwendung. Die günstigsten 3D-Drucker für Einsteiger liegen in der Regel zwischen 100 und 500 US-Dollar. Fortgeschrittenere Modelle können zwischen 300 und 5.000 $ kosten. Industrielle 3D-Drucker können bis zu 100.000 $ kosten.

3D-Druckverfahren und -techniken

Es gibt auch verschiedene Arten von 3D-Druckern, je nach Größe, Detailgenauigkeit und Umfang eines Projekts. Jeder Druckertyp unterscheidet sich leicht darin, wie ein Objekt gedruckt wird.

Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM ist wahrscheinlich die am häufigsten verwendete Form des 3D-Drucks. Es ist unglaublich nützlich für die Herstellung von Prototypen und Modellen aus Kunststoff.

Stereolithographie (SLA)-Technologie

SLA ist ein schnelles Prototyping-Druckverfahren, das sich am besten für den Druck komplizierter Details eignet. Der Drucker verwendet einen ultravioletten Laser, um die Objekte innerhalb von Stunden herzustellen.

Digitale Lichtverarbeitung (DLP)

DLP ist eine der ältesten Formen des 3D-Drucks. DLP verwendet Lampen, um Drucke mit höherer Geschwindigkeit als beim SLA-Druck herzustellen, da die Schichten innerhalb von Sekunden trocknen.

Kontinuierliche Flüssigkeitsschnittstellenproduktion (CLIP)

CLIP gehört zu den schnelleren Verfahren, die die Bottich-Photopolymerisation nutzen. Das CLIP-Verfahren nutzt die digitale Lichtsynthesetechnologie, um eine Abfolge von UV-Bildern über einen Querschnitt eines 3D-Druckteils zu projizieren, was zu einem präzise gesteuerten Aushärtungsprozess führt. Das Teil wird dann in einem Thermobad oder Ofen gebacken, wodurch mehrere chemische Reaktionen ausgelöst werden, die das Teil aushärten lassen.

Materialstrahlverfahren

Beim Material Jetting werden Materialtröpfchen durch eine Düse mit kleinem Durchmesser schichtweise aufgetragen, um eine Plattform aufzubauen, die durch UV-Licht gehärtet wird.

Binder Jetting

Beim Binder Jetting wird ein pulverförmiges Grundmaterial gleichmäßig mit einem flüssigen Binder geschichtet, der durch Düsen aufgetragen wird und als Klebstoff für die Pulverpartikel dient.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Beim FDM-Verfahren, das auch als Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet wird, wird ein Kunststofffaden von einer Spule abgewickelt und durch eine beheizte Düse in horizontaler und vertikaler Richtung geführt, wobei das Objekt sofort geformt wird, wenn das geschmolzene Material aushärtet.

Selektives Laser-Sintern (SLS)

Beim SLS, einer Form des Pulverbettsinterns, werden kleine Pulverpartikel mit Hilfe eines Hochleistungslasers zu einer dreidimensionalen Form verschmolzen. Der Laser tastet jede Schicht auf einem Pulverbett ab und verschmilzt sie selektiv. Anschließend wird das Pulverbett um eine Schichtdicke abgesenkt und der Prozess bis zur Fertigstellung wiederholt.

Multi-Jet Fusion (MJF)

Bei der MJF, einer weiteren Form der Pulverbettschmelzung, wird mit einem Schwenkarm Pulver aufgetragen und mit einem Tintenstrahlarm ein Bindemittel selektiv darüber aufgetragen. Anschließend wird ein Detailierungsmittel um das Detailierungsmittel herum aufgetragen, um die Präzision zu erhöhen. Schließlich wird thermische Energie zugeführt, um eine chemische Reaktion auszulösen. Das Direkte Metall-Lasersintern (DMLS) nutzt das gleiche Verfahren, jedoch speziell mit Metallpulver.

Blechkaschierung

Bei der Blechkaschierung wird das Material durch äußere Krafteinwirkung in Bleche gepresst und durch Ultraschall-Schichtschweißen zusammengeschweißt. Die Bleche werden dann in einer CNC-Maschine gefräst, um die Form des Objekts zu erhalten.

Gerichtetes Aufbringen von Energie

Directed Energy Deposition ist in der Metallindustrie weit verbreitet und funktioniert mit einem 3D-Druckgerät, das an einem mehrachsigen Roboterarm mit einer Düse zum Auftragen von Metallpulver befestigt ist. Das Pulver wird auf eine Oberfläche und eine Energiequelle aufgetragen, die dann das Material schmilzt, um ein festes Objekt zu formen.

3D-DRUCK BEISPIELE

Der 3D-Druck hat fast jeden einzelnen Sektor durchdrungen und bietet innovative Lösungen für Herausforderungen auf der ganzen Welt. Hier sind ein paar coole Beispiele dafür, wie der 3D-Druck die Zukunft verändert.

3D-DRUCK-ANWENDUNGEN

• Bauwesen
• Automobilindustrie
• PPE
• Medizinische Ausrüstung
• Lebensmittel
• Luft- und Raumfahrt
• Bildung

3D-gedruckte Lebensmittel

3D-gedruckte Lebensmittel scheinen wie etwas aus den Jetsons oder zu schön, um wahr zu sein. Tatsächlich kann alles, was püriert werden kann, auch sicher gedruckt werden. Wie in einer Science-Fiction-Show schichten 3D-Drucker echte pürierte Zutaten wie Hühnchen und Karotten auf, um die Lebensmittel zu kreieren, die wir kennen und lieben.

3D-gedruckte Lebensmittel sind völlig unbedenklich, solange der Drucker vollständig gereinigt ist und ordnungsgemäß funktioniert. Sie sollten Ihre Mahlzeit allerdings vorher bestellen. 3D-Lebensmitteldrucker sind noch relativ langsam. Der Druck eines detailgetreuen Stücks Schokolade dauert beispielsweise etwa 15 bis 20 Minuten. Trotzdem haben wir schon gesehen, wie Drucker alles von Burgern über Pizza bis hin zu Lebkuchenhäusern mit dieser verblüffenden Technologie hergestellt haben.

3D-gedruckte Häuser

Gemeinnützige Organisationen und Städte auf der ganzen Welt setzen auf den 3D-Druck, um die globale Obdachlosenkrise zu lösen. New Story, eine gemeinnützige Organisation, die sich für bessere Lebensbedingungen einsetzt, hat in Mexiko die erste 3D-gedruckte Gemeinschaft gebaut. Mit einem 33 Fuß langen Drucker ist New Story in der Lage, ein 500 Quadratmeter großes Haus mit Wänden, Fenstern und zwei Schlafzimmern in nur 24 Stunden zu produzieren. Bislang hat New Story kleine 3D-gedruckte Wohnviertel in Mexiko, Haiti, El Salvador und Bolivien geschaffen, wobei mehr als 2.000 Häuser zu 100 Prozent 3D-gedruckt sind.

3D-gedruckte Organe und Gliedmaßenprothesen

In naher Zukunft werden 3D-Drucker funktionierende Organe für Menschen herstellen, die auf eine Transplantation warten. Anstelle des traditionellen Organspendeverfahrens arbeiten Ärzte und Ingenieure gemeinsam an der Entwicklung der nächsten Welle medizinischer Technologie, mit der Herzen, Nieren und Lebern von Grund auf neu geschaffen werden können.

Bei diesem Verfahren werden die Organe zunächst anhand der genauen Spezifikationen des Körpers des Empfängers dreidimensional modelliert, dann wird eine Kombination aus lebenden Zellen und Polymergel (besser bekannt als Bioink) Schicht für Schicht ausgedruckt, um ein lebendes menschliches Organ zu schaffen. Diese bahnbrechende Technologie hat das Potenzial, die medizinische Industrie, wie wir sie kennen, zu verändern und die drastisch hohe Zahl der Patienten auf der Warteliste für Organspenden in den Vereinigten Staaten zu reduzieren.

Der 3D-Druck bietet weitere revolutionäre Möglichkeiten, die Lebensqualität von Patienten zu verbessern und gleichzeitig Lösungen für Gesundheitsdienstleister zugänglicher zu machen - von Komponenten für chirurgische Maschinen bis hin zu N95-Masken und Beatmungsgeräten. Am beeindruckendsten ist vielleicht, dass die 3D-Drucktechnologie sogar die Produktion und Haltbarkeit von Prothesen beschleunigt und gleichzeitig die Kosten gesenkt hat, wie z. B. die Herstellung von über 10.000 Hüftprothesen durch GE Additive im Zeitraum von 2007 bis 2018 mittels 3D-Druck.

Gedruckte Raumfahrttechnologie

Wird die Zukunft der Raumfahrt auf 3D-gedruckten Raketen beruhen? Unternehmen wie Relativity Space glauben das. Das Unternehmen behauptet, dass es eine funktionierende Rakete in nur wenigen Tagen und mit hundertmal weniger Teilen als ein normales Shuttle in 3D drucken kann. Die ersten von dem Unternehmen konzipierten Raketen, die Terran 1 und Terran R, werden vom Druckbeginn bis zum Start ins All nur 60 Tage benötigen. Die Rakete wird mit einer speziellen Metalllegierung gedruckt, die die Nutzlastkapazität maximiert und die Montagezeit minimiert.

3D-gedruckte Materialien lassen sich nicht nur schneller und kostengünstiger herstellen, sondern der 3D-Druck bietet auch die Möglichkeit, die Gesamtzahl der Teile, die zusammengeschweißt werden müssen, zu verringern und gleichzeitig das Gewicht zu reduzieren und die Festigkeit zu erhöhen. Ein weiteres berühmtes Beispiel ist das LEAP-Triebwerk von GE Aviation, bei dem 3D-gedruckte Kobalt-Chrom-Kraftstoffdüsen verwendet werden, die 25 Prozent weniger wiegen und fünfmal so stabil sind wie herkömmlich hergestellte Düsen.

3D-gedruckte Autos

Der 3D-Druck wird in der Automobilindustrie schon seit vielen Jahren eingesetzt und ermöglicht es den Unternehmen, die Design- und Produktionszyklen zu verkürzen und gleichzeitig die Lagerbestände zu verringern. Ersatzteile, Werkzeuge, Vorrichtungen und Halterungen können je nach Bedarf hergestellt werden und bieten eine Flexibilität, die für frühere Generationen unvorstellbar war.

Darüber hinaus bietet der 3D-Druck Autoliebhabern die Möglichkeit, ihre Fahrzeuge individuell zu gestalten oder alte Autos mit Teilen zu restaurieren, die nicht mehr produziert werden. Sogar Autowerkstätten können den 3D-Druck nutzen, wenn sie mit ungewöhnlichen Reparaturanfragen konfrontiert werden.

3D-gedruckte Konsumgüter

Konsumgüter, die nicht digital oder elektronisch hergestellt werden, wie Kleidung, Brillen, Schmuck und vieles mehr, können im 3D-Druckverfahren in Serie produziert werden. Während bei verschiedenen anderen Produkten der Körper oder der Rahmen durch 3D-Druck hergestellt werden kann, kann jeder Gegenstand, der in einer Form hergestellt werden kann, auch durch 3D-Druck produziert werden.

Vorteile des 3D-Drucks

3D-Drucker sind leistbar

Der 3D-Druck ist in der Lage, den Herstellungsprozess komplexer Teile dank der Softwareprogrammierung zu rationalisieren. Das bedeutet oft, dass er in einigen Branchen eine erschwinglichere Option darstellt.

Weitere Faktoren, die zur Erschwinglichkeit des 3D-Drucks beitragen, sind die verwendeten Materialien. Beim 3D-Druck können kostengünstige Kunststoffe und Beton verwendet werden, die leicht zugänglich sind. Da beim 3D-Druck keine Gussformen erforderlich sind, entfallen auch diese Kosten.

3D-Drucker sind schnell

Der 3D-Druck ist ideal für das schnelle Prototyping von Produkten, da er im eigenen Haus in kleinen Auflagen durchgeführt werden kann. Auf diese Weise können Hersteller Fehler ausmerzen und Produktänderungen schneller vornehmen als in einem herkömmlichen Produktionsprozess. Änderungen an Produkten lassen sich leicht über CAD vornehmen, während die Herstellungskosten gleich bleiben.

3D-Drucker können mit speziellen Materialien arbeiten

Obwohl Kunststoffe und Metalle in der 3D-Druckindustrie am häufigsten verwendet werden, gibt es eine Vielzahl anderer Optionen. Der Vorteil ist, dass Spezialteile und -produkte aus besonderen Materialien wie wasserabsorbierendem Kunststoff, Nitinol, Gold und Kohlefaser hergestellt werden können. Solche Spezialmaterialien ermöglichen Eigenschaften wie hohe Hitzebeständigkeit, Wasserabweisung und Festigkeit.

Nachteile des 3D-Drucks

3D-Drucker bieten möglicherweise nicht genügend Festigkeit

Ein Nachteil des schichtweisen Aufbaus eines Objekts besteht darin, dass dies die Haltbarkeit und Festigkeit des Objekts beeinträchtigen kann. Natürlich hängt die Festigkeit des 3D-Drucks stark von den verwendeten Materialien ab; Metalle und Beton gehören immer zu den stärksten Materialien, die im 3D-Druck verwendet werden.

3D-Drucker können Genauigkeitsprobleme haben

Auch wenn CAD oft eine zugängliche und genaue Methode zum Entwerfen ist, kann es zu Fehlern kommen. Die Genauigkeit beim 3D-Druck hängt von den verwendeten Techniken und Druckern ab. Einige kleinere 3D-Drucker, wie z. B. Desktop-Modelle, können sich leicht abnutzen. Das bedeutet, dass bei der Produktion eines Entwurfs die später hergestellten Produkte von der ersten Charge abweichen können.

3D-Drucker müssen möglicherweise nachbearbeitet werden

Ein weiterer Nachteil des 3D-Drucks ist der Arbeitsaufwand, der für die Fertigstellung eines Produkts erforderlich ist. Dazu kann das Schleifen oder Glätten eines Objekts, eine Wärmebehandlung oder das Entfernen von Stützstreben gehören. Die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Produkten kann manchmal zu zusätzlichen Kosten führen.