Druckprozess Allgemein

Idee
Konstruktion
Umwandeln
Slicer
Drucker

1. Idee
Als erstes musst du dir überlegen was du drucken möchtest. Im Internet gibt es viele Seiten und Datenbanken auf denen du dir Inspirationen holen kannst. Versuche jedoch unnötige Drucke zu vermeiden und wäge ab ob das Herstellungsverfahren 3D-Druck für dein Projekt geeignet ist. Weitere Informationen zu nachhaltigem Prototyping findest du auf der ecoMaker Seite (hier im Wiki und auf der Seite unserer Projektpartner)

2. Konstruktion
Nachdem du nun eine Idee hast kannst du dir erste Skizzen machen. Notiere dir auch einige Maße die du benötigst. Da es verschiedene Programme zum Konstruieren gibt musst du dir nun überlegen welches für dein Projekt am Besten geeignet ist. Wir haben dir eine kleine Entscheidungshilfe gestaltet nach der du dich richten kannst.

3. Umwandeln
Um die Datei drucken zu können müssen wir sie in ein Format umwandeln mit dem der sogenannte Slicer arbeiten kann. Diese Format nennt sich .stl

4. Slicer
So wie es verschiedenste CAD-Programme gibt, so gibt es auch verschiedene Slicer mit unterschiedlichen Möglichkeiten und Einsatzgebieten. Wir stellen dir einige Slicer vor die du im ViNN:Lab nutzen kannst. Es gibt Slicer, die mit jedem Drucker kompatibel sind und Programme die nur mit bestimmten 3D-Druckern funktionieren.

Makerbot Desktop Cura BCN3D Cura Simplify Preform

Der Slicer schneidet dein Objekt in einzelne Schichten(virtuell) . Diese Schichten druckt der 3D-Drucker am Ende. Im Slicer können alle Einstellungen getroffen werden. Welche Einstellungen was bewirken werden wir erklären.

Die wichtigsten Einstellungen sind: – Layer Height – Infill – Support – Material

Wie sich Layer Height und Infill auf die Druckzeit und die Optik auswirken kannst du im Bild weiter unten sehen.

Die Layer Height bestimmt die Dicke einer Schicht. Umso höher eine Schicht ist, desto gröber wird der Druck. Wenn wir eine geringe Schichthöhe wählen wird der Druck feiner aber auch mehr Zeit in Anspruch nehmen. Welche Schichthöhe letztlich gewählt wird hängt natürlich auch vom verwendeten Drucker und der eingesetzten Düse ab. Tipp: Wenn du einen weitgehend geraden Druck hast (ein Quader, Zylinder etc.) ohne Verjüngungen in Z-Richtung, kannst du ohne Verlust der Qualität eine größere Schichthöhe wählen. Das Ergebnis wird gut sein. Die Layer Height wirkt sich besonders stark bei flachen Anstiegen aus. Man spricht vom sogenannten Treppen- oder Stufeneffekt. Auf dem folgenden Bild könnt ihr diesen Effekt sehen und verstehen.

Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme — (Treppeneffet, Universität Hamburg, YT-Link, 2019)

Das Infill ist die Füllung des Drucks. 3D-Drucke mit dem FDM- Verfahren sind nur selten komplett gefüllt. In den meisten Fällen nutzt man im Inneren eine Wabenstruktur um Material und Zeit zu sparen. Die Füllung wird in Prozent angegeben, die meisten Drucke kann man mit 10-30% drucken und bekommt ein sehr gutes und stabiles Ergebnis. Es kommt aber natürlich immer auf deinen Druck an.

Support wird immer dann benötigt, wenn Teile von deinem Druck in der Luft sind. Der Slicer erzeugt eine Stützstruktur die es dem Drucker ermöglicht überhängende Parts deines Objektes zu drucken. Anschließend kann man den Support leicht entfernen. Die Fläche an der der Support deinen 3D-Druck berührt wird immer eine etwas andere Struktur aufweisen versuche daher durch konstruktive Maßnahmen oder durch eine sinnvolle Ausrichtung auf dem Druckbett Support zu vermeiden. Du sparst neben Druckzeit auch Material.

Link zu 3D Hubs, die das Thema sehr gut erklären: https://www.3dhubs.com/de/leitfaden/3d-druck/

3D-Druckverfahren

Drei gängige Technologien für den 3D-Druck von Kunststoffen gibt es heute. Fused Deposition Modeling (FDM) schmilzt eine Reihe von thermoplastischen Filamenten und legt sie auf ein Druckbett, die Stereolithographie (SLA) verfestigt flüssiges Photopolymerharz mit einer Lichtquelle und das selektive Lasersintern (SLS) verwendet einen Laser zum Sintern von pulverförmigen Rohstoffen.

	Fused Deposition Modeling (FDM)	STEREOLITHOGRAPHIE (SLA)	SELECTIVE LASER SINTERING (SLS)
Vorteile	schnell, kostengünstige Systeme und Materialien	hohe Präzision, glatte Oberflächenstruktur, vielfältige Einsatzmöglichkeiten	robuste funktionsfähige Teile, totale Konstruktionsfreiheit, keine Stützstrukturen erforderlich
Nachteile	geringe Genauigkeit, niedrige Details, eingeschränkte Konstruktionskompatibilität	begrenztes Volumen des Bauraums, sensibel bei längerer Exposition gegenüber UV-Licht	teure Anlagenteile, raue Oberfächenbeschaffenheit, begrenzte Materialmöglichkeiten
Anwendung	Kostengünstiges Rapid Prototyping	Funktionsmustererstellung, Dentalanwendungen, Schmuck-Prototyping und Gussteileherstellung, Modellbau	Funktionsmustererstellung, Kleinserien-, Überbrückungs- oder Sonderanfertigungen
Kosten	Bausätze ab 300 €, 3D-Drucker der mittleren Preisklasse beginnen bei 2.000 €, und Industriesysteme sind ab 20.000 € erhältlich.	Professionelle Desktop-Drucker beginnen bei 3.500 € und große Industriemaschinen sind ab 80.000 € erhältlich.	Tischsysteme beginnen bei 10.000 € und industrielle Drucker sind ab 200.000 € erhältlich.