3D-Drucker

3D-Drucker und Druck-Services

3D-Drucker: ein Verfahren, an dem seit 30 Jahren geforscht wurde. Inzwischen ist diese Technik für jedermann erschwinglich. Wer will, kann seine 3D-Objekte sogar zu Hause drucken.

Pearl FreeSculpt 3D-Drucker EX1-Basic

© Pearl

Pearl FreeSculpt 3D-Drucker EX1-Basic

3D-Drucker sind in den heimischen Wohnzimmern angekommen, die Idee dahinter ist jedoch nicht neu. Revolutionär dagegen ist, ein am PC entworfenes 3D-Volumenmodell wie ein gewöhnliches Dokument als reales Objekt zu "drucken". Allerdings benötigt man dazu einen 3D-Drucker, und es ist von Vorteil, sich mit 3D-Software auszukennen. Gute 3D-Software gibt es gratis, beispielsweise Blender. Ein 3D-Drucker kostet heute schon weniger als 1000 Euro. So bietet Conrad Electronic einen 3D-Druckerbausatz für 699 Euro an.

Um nun ein reales dreidimensionales Objekt in einem 3D-Drucker entstehen zu lassen, gibt es mehrere Methoden, von denen wir hier nur die beiden hauptsächlich im Heimgebrauch verwendeten kurz beschreiben.

3D-Drucker-Methode Fused Deposition Modeling

Die erste und zugleich am häufigsten eingesetzte Methode ist Fused Deposition Modeling (FDM). Diese Methode verwendet Kunststoffe für das Endprodukt, die durch Einwirkung von Wärme verflüssigt werden und so Schicht für Schicht zur gewünschten Form verschmelzen (Schmelzschichtung). Das funktioniert im Prinzip wie bei einer Heißklebepistole, bei der durch Wärme ein Heißkleber verflüssigt wird. Beim Drucker ist der Heißkleber ein Plastikdraht, der je nach Endprodukt unterschiedliche Färbung und Eigenschaften besitzen kann. Zudem sind die Düsen hier sehr viel feiner und werden von einer präzisen Mechanik punktgenau geführt. Gesteuert wird die Mechanik von einer speziellen Software, die es beispielsweise für die meisten angebotenen Bausätze als Open Source Software kostenlos gibt.

3D-Drucker-Methode Stereolithografie

Das zweite Verfahren findet bei 3D-Druckern Anwendung, die sowohl für private als auch geschäftliche Anwendungen eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um das bereits im Jahr 1980 entwickelte Prinzip der Stereolithografie. Ein interessantes Beispiel hierfür ist der 3D-Drucker Form1, den die in der USA ansässige Firma Formlabs entwickelte. Bei diesem Prinzip kommt als Werkstoff ein flüssiger Kunstharz zur Anwendung, der auf dem Punkt genau dort aushärtet, wo ihn ein Laserstrahl trifft.

17 Minutes 3D Printer Printing

Quelle: Simon Brüchner
17:56 min

Das Kunstharz wird dabei in ein Gefäß am Boden des Druckers gefüllt. Nachdem die Daten des 3D-Volumenobjekts an den Drucker gesendet wurden und der Druckvorgang startet, taucht der Druckkopf in das flüssige Kunstharz ein. Sofort wird die erste Schicht des zu druckenden Teils Punkt für Punkt mit dem Laserstrahl beschossen, sodass diese aushärtet. Danach wird der Druckkopf um wenige Mikrometer angehoben, um sofort die nächste Schicht mithilfe des Laserstrahls zu formen. Das wiederholt sich, bis alle Schichten und somit das komplette Teil die gewünschte Form hat. Mit dieser Methode sind in der Regel wesentlich feinere Strukturen möglich (pro Schicht 25 Mikrometer), als bei der zuvor beschriebenen Methode der Schmelzschichtung.

3D-Drucker werden immer günstiger

Für den Hausgebrauch sind 3D-Drucker noch die Ausnahme und mehr etwas für Enthusiasten, aber das könnte sich bald ändern. Und zwar spätestens dann, wenn die Geräte ähnlich wie bei Laser- und Tintenstrahldruckern stetig preiswerter werden. Auch die Vielfalt und die fallenden Kosten der für den Druck verwendbaren Werkstoffe tragen ihr Übriges dazu bei. So gibt es bereits 3D-Druckverfahren, die am PC erstellte 3D-Volumenmodelle aus metallischen oder keramischen Werkstoffen erstellen. Damit lassen sich Modelle oder Prototypen kostengünstig in vergleichsweise nur kurzer Zeit herstellen. Solche Drucker kosten allerdings mehrere 10 000 Euro und sind zudem aufgrund ihrer Größe und Arbeitsweise für den Schreibtisch daheim nicht zu gebrauchen.

Aber immerhin: Für die hobbytauglichen 3D-Drucker gibt es ebenfalls bereits unterschiedliche Plastikwerkstoffe. Darunter auch solche, die nach dem Erkalten elastisch und weich bleiben. Daraus könnte man zum Beispiel ein paar extravagante Schuhe für die Angebetete drucken. Auch das Anfertigen von nicht mehr erhältlichen oder nur schwer zu beschaffenden Ersatzteilen etwa ein spezieller Dichtring oder eine abnorme Schraube lassen sich mit 3D-Druckern anfertigen. Das erfordert aber Kenntnisse in der Bedienung eines 3D-Programmes.

PRotos 3D-Drucker, Selbstgebastelter 3D-Drucker

© Hersteller/Archiv

Bastelei für Freaks: Für 3D-Drucker gibt es zahlreiche Bausätze für unterschiedliche Ansprüche. Abgebildet ist der zusammengebaute PRotos 3D-Drucker.

3D-Drucker-Services

Selbst wer sich keinen 3D-Drucker zu legen will, geht nicht leer aus. Denn mittlerweile gibt es eine Reihe von Dienstleistern, die den 3D-Druck im Internet anbieten. Dazu lädt man zunächst die Daten eines 3D-Projektes online zum Dienstleister hoch und wählt Material und Farbe des Objektes. Anschließend werden die Objektinformationen geprüft und aus dem zu erwartenden Materialverbrauch und Arbeitsaufwand die Kosten für das zu druckende Teil ermittelt. Kleinere Objekte wie Ohrstecker oder Fingerringe kosten rund 10 Euro. Akzeptiert und zahlt man die Kosten, bekommt man sein virtuelles 3D-Volumenmodell als reales Objekt nach kurzer Zeit zugeschickt.

Fast alle 3D-Druck-Dienstleister bieten zudem auch selbst entworfene oder von anderen Kunden zur Verfügung gestellte 3DObjekte wie Schmuck, Fantasieobjekte oder Gebrauchsgegenstände (Tassen, Teller, Vasen) in schier unendlich vielen Kreationen zum Kauf an. So ist es auch ohne Kenntnisse der Bedienung von 3D-Software möglich, sich schon für weniger als 10 Euro seltene Gegenstände per 3D-Druck herstellen zu lassen. Unsere Tabelle auf der folgenden Seite zeigt eine Auswahl von 3D-Druck-Dienstleistern.

Wer sich mit 3D-Software nicht auskennt, greift auf frei verfügbare 3D-Daten aus dem Internet zurück. Diese Daten lassen sich dann ebenfalls zum Dienstleister hochladen, um daraus ein reales Produkt per 3D-Druck anzufertigen. Ein Beispiel hierfür ist die Designvorlage einer Hülle für das Smartphone Nokia Lumia 820. Diese könnte man sich dann mit eigenen Ideen umgestalten, sodass man quasi ein Unikat besitzt.

Download: Tabelle

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