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Was ist ein 3D-Drucker?

3D-Drucker sind Geräte, die unter Verwendung von 3D-CAD-Daten dreidimensionale Formen ohne Hilfsschalungen drucken können. Grundsätzlich werden die zu druckenden Bauteile im Schichtdruckverfahren hergestellt. Dabei wird das zu druckende Material mit einer Schichtdicke von wenigen Mikrometern bis hinzu einigen Zehntel Millimeter über einen Zeitraum von einigen Stunden schichtweise aufgetragen.

3D-Daten (STL-Datei) ,  Fertigstellung Druck ,  Fertigstellung gedrucktes Modell

In den vergangenen Jahren ist der Markt für 3D-Drucker stetig expandiert. Diese Entwicklung ist so bedeutend, dass sie sogar bei einer Rede zur Lage der Nation vom Präsidenten der Vereinigten Staaten von Amerika erwähnt wurde. Die Entwicklung der additiven Fertigungstechnologien begann in Japan bereits vor über 30 Jahren mit der Einführung der Stereolithographie. Aufgrund ihrer hohen Kosten und ihrer Größe wurden Stereolithographie-Anlagen zunächst nur von spezialisierten Prototypenbauern und von einigen großen Unternehmen für gewerbliche Zwecke eingesetzt. Diese Anlagen bedurften der Verbesserung sowohl im Hinblick auf die Kosten als auch auf die Benutzerfreundlichkeit. In den 1990er Jahren kamen dann die ersten 3D-Drucker auf den Markt, die preiswerter und einfacher zu bedienen waren als Stereolithographie-Anlagen.

1980 Laserätzer 1990 Schmelzschichtungsverfahren und Pulverauftragsverfahren

Mit der Verfügbarkeit von 3D-Druckern breitete sich gleichzeitig auch die Nutzung von 3D-CAD-Software in der Konstruktion stark aus. Wenngleich die Konstruktion in 3D-CAD extrem effektiv war, wies sie doch folgende Probleme auf: Die Größe von Objekten war auf dem Bildschirm nur schwer zu erkennen, feinstrukturierte Formen waren anderen schwer zu vermitteln und es wurden mitunter Komponenten konstruiert, die nicht montiert werden konnten. 3D-Drucker waren als Hilfsmittel konzipiert, mit der all diese Probleme durch Drucken der Daten gelöst werden konnten. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass mit der gestiegenen Verwendung von 3D-CAD in der Konstruktion auch die Nutzung von 3D-Druckern zur Überprüfung effektiver wurde.

Überprüfung vor Freigabe der Zeichnungen Überprüfung der Montagemöglichkeit Überprüfung der Form vor Erstellung der Gussform Werkzeugüberprüfung

Die Verwendung eines 3D-Druckers zur Anfertigung von Modellen bietet in allen Prozessschritten Vorteile. Die Auswirkungen können in drei Hauptkategorien unterteilt werden: (1) geringere Nacharbeit bei der Produktentwicklung, (2) geringere Fertigungskosten durch verbesserte Montagemöglichkeit und (3) verbesserte Akquirierungsquote durch verbesserte Präsentationen bei Verhandlungen. Häufig werden die Auswirkungen nur durch Vergleichen mit den aktuellen Prototypenbau- und Fremdvergabekosten beurteilt. Der Wert eines 3D-Druckers ist aber enorm, wenn alle vorgenannten Auswirkungen berücksichtigt werden.

Konstruktion, Planung,  Analyse, Prototypenbau, Formen, Massenproduktion