HDG erklärt: Wie funktioniert 3D-Druck?


Der 3D-Druck hat sich zu einer weit verbreiteten Technologie entwickelt. Druckmaschinen sind zu nahezu jedem Preis erhältlich. Die meisten Leute, die einen 3D-Drucker wollen, können wahrscheinlich ein Modell finden, das sie sich leisten können. Trotzdem ist der 3D-Druck noch so neu, dass nur wenige wissen, wie er funktioniert.

Aus diesem Grund ist jetzt ein guter Zeitpunkt, um die Frage „Wie funktioniert der 3D-Druck?“ zu beantworten. Es besteht eine sehr gute Chance, dass Sie irgendwann eine verwenden müssen!

Additiv vs. subtraktiver 3D-Druck

Es gibt zwei große Kategorien von 3d Drucken. Die 3D-Drucker, die Sie selbst kaufen können, sind fast alle „additiven“ Maschinen. Mit anderen Worten, sie erstellen 3D-Objekte, indem sie Material (normalerweise in Ebenen) hinzufügen, bis das Objekt vollständig ist. Die 3D-Drucker, an die Menschen denken, wenn sie „3D-Drucker“ hören, sind fast immer additiv.

Der subtraktive 3D-Druck ist sehr unterschiedlich. Hier beginnen Sie mit einer festen Materialmenge und entfernen dann Material, bis nur noch das fertige Objekt übrig ist. Ein Bildhauer, der eine Statue aus Marmor herstellt, verwendet eine subtraktive Methode. Subtraktive Maschinen werden normalerweise in großen Werkstätten und industriellen Umgebungen eingesetzt. CNC-Frässysteme (Computer Numerical Control) sind wahrscheinlich das bekannteste Beispiel.

Wir werden uns von nun an nur noch auf additive Maschinen konzentrieren, da diese für den Durchschnittsverbraucher relevant sind . Sie müssen nur wissen, dass subtraktive Maschinen zu derselben erweiterten Familie von 3D-Druckern gehören wie die, die Sie möglicherweise auf einen Schreibtisch stellen.

Modellierung der Schmelzabscheidung, Stereolithographie und selektives Lasersintern

Die drei Hauptmethoden des additiven 3D-Drucks sind FDM (Fused Deposition Modeling), Stereolithographie (SLA) und selektives Lasersintern (SLS).

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Der da Vinci FDM-Drucker strong>

FDM ist das am häufigsten verwendete System für Endverbraucher. Bei diesen Druckertypen wird ein Materialfaden durch einen heißen Druckkopf geführt. Der Druckkopf ist präzise im 3D-Raum positioniert und legt eine Materialschicht nach genau programmierten Anweisungen ab. Es gibt verschiedene Ansätze für FDM, aber wir werden gleich darauf zurückkommen.

Der Nobel-SLA-Drucker strong>

Stereolithographie ist in Verbrauchersystemen viel seltener. Diese Drucker verwenden Laser, um ein flüssiges Harz zu einem festen Kunststoff zu härten. Normalerweise wird das Objekt aus einem Harzbehälter „gezogen“ und bildet sich Schicht für Schicht, wenn es aus dem Material aufsteigt. In den letzten Jahren sind SLA-Drucker kompakter und erschwinglicher geworden. Es ist also eine echte Alternative zu FDM-Druckern, je nachdem, für welche Art von endgültigem Modell Sie sich entscheiden.

Beim selektiven Lasersintern (SLS) wird ein Polymerpulver mit einem leistungsstarken Laser geschmolzen. Das eigentliche Pulver dient als Stützstruktur für den Druck, sodass für diese Art des Drucks kein spezielles Gerüst erforderlich ist. SLS ist keine Art von FDM, die Sie auf dem Desktop finden. Derzeit ist es noch eine Industrietechnologie.

Kartesische und Delta-Roboterdrucker

Ein Delta-Roboterdrucker strong>

Die Der häufigste FDM-Druckertyp ist der kartesische 3D-Drucker. Der Name bezieht sich auf kartesische Koordinaten. Das sind die XYZ-Koordinaten, die wir alle in der Schule gelernt haben. Der Druckkopf kann auf eine beliebige XYZ-Koordinate innerhalb des Druckvolumenbereichs verschoben werden. Die Mathematik ist einfach, die Drucker sind ziemlich erschwinglich und die Druckqualität ist präzise.

Abhängig davon, wie detailliert die XYZ-Koordinaten sind, sind gekrümmte Oberflächen möglicherweise nicht so glatt wie sie sein könnten, was einige manuelle Endbearbeitungsarbeiten erfordert.

Delta-Roboterdrucker einen anderen Ansatz verfolgen. Der Druckkopf ist an drei Armen montiert, die auf drei Schienen laufen. Durch Variieren der Höhe jedes Arms kann der Druckkopf schwingen. Dieses Design ermöglicht es dem Druckkopf, in echten Kurven zu schwingen, und ermöglicht auch das Drucken großer Objekte innerhalb des Druckvolumens.

Grundsätzlich kann das Modell umso höher sein, je länger die Schienen sind. Anstelle von XYZ-Koordinaten verwenden Delta-Roboterdrucker Trigonometrie, um die Position des Druckkopfs zu berechnen. Das Endergebnis ist, dass sie nicht die gleiche Druckauflösung wie kartesische Drucker erreichen können.

Um das Delta-Roboter-Konzept wirklich zu verstehen, müssen Sie es in Aktion sehen. Wenn Sie sich dieses Video von Johann Rocholl ansehen, erhalten Sie schnell das Konzept.

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11.07.2020