Verschiedene 3D-Druckverfahren im Vergleich

21 Nov

Die verschiedenen 3D-Druckverfahren unterscheiden sich in der Regel durch das verwendete Material. Je nach Druckverfahren, können aus verschiedenen Materialien ein 3D-Objekt gedruckt werden. Wir stellen Ihnen nachfolgend die wichtigsten Druckverfahren im Vergleich vor, damit Sie sich beim Kauf eines 3D-Druckers für das richtige Druckverfahren entscheiden.

Stereolithographie 3D-Druckverfahren (SLA)

Der erste 3D-Drucker, den man kommerziell kaufen konnte, verwendete das Stereolithographie-Druckverfahren (SLA). Das 3D Druckverfahren wurde im Jahr 1986 von Charles Hull erfunden. Charles Hull gründetet darauf das Unternehmen 3D-Systems.

Dieses Video zeigt die Funktionsweise des Stereolithographie 3D-Druckverfahrens:

VIDEO: Stereolithografie – Rapid Prototyping an der Hochschule Aalen

Ein SLA 3D-Drucker funktioniert, indem er einen Strahl aus ultraviolettem Licht auf die Oberfläche eines Gefässes konzentriert. Das Gefäss ist mit flüssigem, durch UV-Licht formbarem Kunststoff gefüllt. Der UV-Laserstrahl trägt das 3D-Modell Lage für Lage ab. Die jeweilige Lage verhärtet sich, sobald das Licht auf den Kunststoff trifft. Schritt für Schritt werden so die einzelnen Lagen geschaffen und miteinander verbunden.

Das SLA 3D Druckverfahren produziert hochauflösende digitale Modelle. Der Kunststoff, der nicht verwendet wurde, kann für das nächste Projekt genutzt werden.

Fused Deposition 3D-Modeling Druckverfahren (FDM)

Ebenfalls in Ende der 80er erfand Scott Crump das Fused Deposition 3D-Modeling (FDM) Druckverfahren. Er liess die Technologie patentieren und gründete im Jahr 1988 mit seiner Frau das Unternehmen Stratasys.

Hier ein kurzes Video über das FDM-Druckverfahren:

Video: Stratasys erklärt Fused Deposition 3D-Modeling auf einer Messe

Beim FDM-Druckverfahren wird ein Objekt geschaffen, indem ein Strahl aus geschmolzenem thermoplastischem Material, in mehreren Lagen extrudiert wird. Jede Lage wird auf die nächste gelegt und verbindet sich mit den anderen Schichten fast umgehend, nachdem das Material die Düse verlässt. Hierbei handelt es sich um eines der günstigeren 3D-Druckverfahren.

Die meisten FDM-Drucker verwenden ABS-Kunststoff (wie bei Lego) oder PLA (Milchsäure), welche aus organischem Material gewonnen wird.

Der Begriff „Fused Deposition Modeling“ und die Abkürzung „FDM“ wurden von Stratasys patentiert.

RepRap verwendet ein ähnliches 3D-Druckverfahren, nennt diese jedoch „Fused Filament Fabrication (FFF)“, um das Markenzeichen nicht zu verletzen. Bei FFF wird das Material per Filament aus einer Materialspule eingespeist.

Selektives Laserschmelzen 3D-Druckverfahren (SLS)

Die 1980er waren ein wichtiges Jahrzehnt für die Erfindung von 3D-Druckverfahren. Nicht nur SLA und FDM 3D Druckverfahren wurden damals erfunden und patentiert, sondern auch Selektives Laserschmelzen (SLS), das von Carl Deckard und seinen Kollegen an der University of Texas in Austin entwickelt wurde.

Dieses Video zeigt eindrücklich die Funktionsweise des SLS 3D-Druckverfahrens:

Video 3D-Druckverfahren: 3D-Systems demonstriert den SinterStation Pro SLS 3D Drucker

SLS funktioniert ähnlich wie SLA. Das SLS 3D-Druckverfahren nutzt jedoch statt einem Gefäss mit flüssigem Kunststoff, pulverförmige Materialien wie Polystyrol, Keramik, Glas, Nylon und Metalle wie Stahl, Titan, Aluminium und Silber. Das Pulver wird durch den Laserstrahl geschmolzen.

Das noch nicht geschmolzene Pulver bietet eine Stütze für das Objekt. Das SLS 3D Druckverfahren benötigt daher keine Stützstruktur. Dies ist ein grosser Vorteil gegenüber FDM/FFF und SLA Druckverfahren, da auch nach der Fertigstellung des Objektes keine Stütze entfernt werden muss und kein Abfall anfällt. Nicht verwendetes Pulver kann für den nächsten Druckvorgang genutzt werden.

PolyJet Photopolymer 3D-Druckverfahren

Diese 3D-Druckverfahren wurde vom Unternehmen Objet entwickelt. Objet wurde später vom 3D-Duck-Pionier Stratasys erworben.

Hier eine Video als Einführung zum PolyJet Photopolymer 3D-Druckverfahren:

Video: Polyjet™ Technology

Ähnlich wie bei einem traditionellen Tintenstrahldrucker wird ein flüssiger Kunststoff aus Düsen geschossen, durch eine UV-Lampe gehärtet und die Lagen aufeinander geschichtet. Dieses 3D Druckverfahren ermöglicht eine hohe Auflösung und macht es möglich, verschiedene Farben und Materialien für einzelne Druckprojekte zu verwenden.

Syringe Extrusion 3D Druckverfahren (Spritzextrudierung)

Fast jedes cremige, zähflüssige Material kann von 3D-Druckern mit Spritzextrudern verwendet werden, wie zum Beispiel Ton, Zement, Silikon und Play-Doh.

Dieses kurze Video zeigt eindrücklich wie man mit 3D-Drucker und dem Syringe Extrusion 3D-Druckverfahren einfach Objekte drucken kann:

Video: Universal Paste Extruder Introduction

Auch einige Lebensmittel wie Schokolade, Zuckerguss und Käse können mit diesem 3D Druckverfahren verarbeitet werden. Die Spritze kann je nach Material erhitzt werden. Schokolade zum Beispiel muss warm gehalten werden, Silikon lässt sich auch bei Zimmertemperatur verarbeiten.

Weitere 3D-Druckverfahren

Es gibt viele verschiedene Varianten für diese Technologien. Zum Beispiel gibt es auch selektives Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM), welches SLS ähnlich ist. Hierbei wird das Pulver jedoch geschmolzen, anstatt das Granulat nur bei einer niedrigeren Temperatur aneinander zu binden. Dies ähnelt dem „Electron Beam Melting“ (EBM). Beim EBM 3D Druckverfahren wird ein Elektronenstrahl statt eines UV-Lasers verwendet wird.

Ausserdem gibt es noch ein vollkommen anderes 3D Druckverfahren namens „Laminated Object Manufacturing (LOM)“. Hierbei werden Lagen von klebstoffbeschichtetem Papier, Plastik oder Metall aufeinander geklebt und von einem Messer oder einer Laserschneidanlage in die richtige Form geschnitten.

Sie sehen selbst dass es viele verschiedene 3D Druckverfahren gibt. Worauf Sie genau beim Kauf eines 3D-Druckers achten müssen, lesen Sie am besten hier in unserer 3D-Drucker und Bausatz Kaufanleitung.

Tags: , , , , ,