Die verschiedenen Arten von 3D-Drucktechnologien: Eine einfache Anleitung zum 3D-Druckverfahren

Nicht alle 3D-Drucke sind gleich. Es gibt viele verschiedene Arten von 3D-Druck. Jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Es kann schwer zu verstehen sein. Dieser Artikel soll Ihnen helfen. Ich werde die gängigsten 3D-Drucktechnologien auf einfache Weise erklären. Sie erfahren, wie die einzelnen 3D-Druckverfahren funktionieren, welche Materialien sie verwenden und wofür sie sich gut eignen. Dieser Leitfaden hilft Ihnen bei der Auswahl der besten 3D-Drucktechnologie für Ihre eigenen Projekte.

Was ist Fused Deposition Modeling (FDM) und wie verwendet es ein Filament?

Lassen Sie mich mit der Art der 3D-Drucktechnologie beginnen, die die meisten Menschen kennen. Sie wird Fused Deposition Modeling oder FDM genannt. Ich erinnere mich, als ich meinen ersten FDM-Drucker in einer Werkstatt sah. Es war wirklich cool zu sehen, wie er ein Objekt Schicht für Schicht aufbaute. Ein FDM-Drucker funktioniert ähnlich wie eine Heißklebepistole. Er verwendet einen langen Kunststofffaden, der als Filament bezeichnet wird. Der Drucker erhitzt ein winziges Stück des Kunststofffilaments. Er erhitzt es, bis es schmilzt. Dann drückt er den geschmolzenen Kunststoff aus einer winzigen Spitze.

Der Drucker bewegt diese Spitze, um die Form einer Schicht des Objekts zu zeichnen. Nachdem diese Schicht fertig ist, bewegt sich die Platte, auf der sie aufgebaut ist, ein wenig nach unten. Der Drucker beginnt dann, die nächste Schicht direkt auf die erste zu zeichnen. Dieser Vorgang wird immer wieder wiederholt. Dies ist eine der gängigsten 3D-Druckmethoden. Der FDM-Drucker fügt immer wieder eine weitere Schicht hinzu. Er tut dies, bis der gesamte 3D-Druck abgeschlossen ist. Deshalb sieht man oft dünne Linien auf einem FDM-3D-Druck.

Der FDM-Druck ist sehr beliebt. Das liegt daran, dass die Drucker nicht teuer und einfach zu bedienen sind. Das thermoplastische Material, wie z. B. das Kunststofffilament, ist ebenfalls billig. Das macht es zu einer guten Wahl für die Herstellung eines einfachen Prototyps. Es ist auch ideal für Leute, die es zum Spaß machen. Aber FDM-Teile sind nicht immer so stark oder so detailliert wie Teile, die mit anderen 3D-Drucktechnologien hergestellt werden. Sie fühlen sich in der Regel rauer an der Außenseite an. Aber für einen schnellen und billigen 3D-Druck ist Fused Deposition Modeling eine gute Wahl.

Wie nutzt Stereolithografie (SLA) einen Laser, um einen 3D-Druck zu erstellen?

Jetzt können wir über Stereolithografie oder SLA sprechen. Dies war die allererste der 3D-Drucktechnologien, die erfunden wurde. Ich finde SLA wirklich cool, weil es Dinge mit winzigen Details herstellen kann. Ein SLA-Drucker ist überhaupt nicht dasselbe wie ein FDM-Drucker. Er verwendet kein Kunststofffilament. Stattdessen verwendet er einen flüssigen Kunststoff. Diese Flüssigkeit wird als Photopolymerharz bezeichnet. Der Drucker hat einen Behälter mit diesem flüssigen Harz. Er hat auch eine Bauplattform im Inneren. Ein SLA-Drucker verwendet einen speziellen ultravioletten (UV-)Laser, um den 3D-Druck zu erstellen.

Der 3D-Druckprozess für SLA ist sehr exakt. Ein UV-Laserstrahl wird in den Harzbehälter gerichtet. Der Laser zeichnet sorgfältig die erste Schicht des Objekts. Wenn das Laserlicht auf das flüssige Harz trifft, wird die Flüssigkeit sofort hart. Dies wird als Aushärtung bezeichnet. Wenn die Schicht fertig ist, bewegt sich die Bauplattform ein wenig nach oben oder unten. Der Drucker bereitet sich dann darauf vor, die nächste Schicht herzustellen. Dieser SL-Prozess wird so lange fortgesetzt, bis der 3D-Druck vollständig abgeschlossen ist. Diese Art von 3D-Druck benötigt Stützstrukturen, um Teile zu halten, die herausragen.

Ich empfehle SLA oft, wenn ein Kunde einen Prototyp mit einer sehr glatten Außenseite und sehr kleinen Details benötigt. Die SLA-Teile sehen fast so aus, als wären sie in einer Fabrikform hergestellt worden. Die Qualität ist wirklich so gut. Die SL-Technologie eignet sich hervorragend für die Herstellung von kleinen Statuen, Formen für Schmuck und Modellen mit vielen Details. Das Harz und der SLA-Drucker können mehr Geld kosten. Aber das tolle Aussehen des fertigen 3D-Drucks ist oft die zusätzlichen Kosten wert. Dies ist eine sehr gängige Art von 3D-Druck. SL ist ein sehr nützliches Werkzeug. Viele 3D-Druckaufträge verwenden SLA.

Was ist Digital Light Processing (DLP) und wie unterscheidet es sich von SLA?

Digital Light Processing oder DLP ist eine weitere Art des 3D-Drucks, die Harz verwendet. Es ist SLA sehr ähnlich, aber es gibt einen großen Unterschied. Ich stelle mir DLP gerne als Cousin von SLA vor. Beide verwenden ein flüssiges Photopolymer, um einen 3D-Druck herzustellen. Beide verwenden Licht, um das Harz auszuhärten. Aber die Art und Weise, wie sie dieses Licht verwenden, unterscheidet sie. Ein SLA-Drucker verwendet einen Laserstrahl, um jede Schicht zu zeichnen. Ein DLP-Drucker verwendet eine andere Methode.

Ein DLP-Drucker verwendet einen speziellen Bildschirm. Er ist wie ein Bildschirm für einen Filmprojektor. Dieser Bildschirm strahlt ein Bild einer ganzen Schicht gleichzeitig ab. Man kann es sich wie einen Gummistempel vorstellen. Er härtet die gesamte Harzschicht mit nur einem Lichtblitz aus. Da er die gesamte Schicht auf einmal herstellt, kann DLP oft schneller sein als SLA. Dies gilt insbesondere für größere, massive Teile. Der 3D-Druckprozess ist schneller. Dies ist ein großer Vorteil von Digital Light Processing. Der 3D-Druck kann sehr schnell fertiggestellt werden.

Die Qualität eines DLP-3D-Drucks ist sehr gut. Er hat eine tolle Oberflächenbeschaffenheit, die SLA sehr ähnlich ist. Diese verschiedenen 3D-Druckmethoden eignen sich hervorragend für die Herstellung von Dingen mit vielen kleinen Details. Die Leute verwenden Digital Light Processing für viele der gleichen Projekte wie SLA. Zum Beispiel verwenden sie es, um einen detaillierten Prototyp oder Modelle für Zahnärzte herzustellen. Die Hauptwahl zwischen SL und DLP hängt in der Regel von der Geschwindigkeit und dem genauen Druckermodell ab. Beide sind großartige 3D-Drucktechnologien. Der fertige 3D-Druck wird sehr gut sein.

Wie verbindet selektives Lasersintern (SLS) Pulver miteinander?

Wechseln wir von Flüssigkeiten zu Pulvern. Hier wird es für mich erst richtig interessant. Selektives Lasersintern (SLS) ist eine der Arten des 3D-Drucks, die ein Pulver verwenden. Es handelt sich in der Regel um eine Art Kunststoff wie Nylon. Ein SLS-Drucker trägt eine sehr dünne Schicht dieses Pulvers über den Baubereich auf. Dies ist eine großartige 3D-Druckmethode.

Sobald die Pulverschicht aufgebracht ist, beginnt ein starker Laser zu arbeiten. Der Laserstrahl bewegt sich über das Pulver. Er erhitzt bestimmte Stellen, basierend auf dem 3D-CAD-Design. Der Laser erhitzt das Pulver, bis es schmilzt und zusammenklebt. Dies wird auch als Fusion bezeichnet. Der Drucker trägt dann eine weitere Pulverschicht auf. Der Laser erhitzt die nächste Schicht und lässt sie mit der darunter liegenden Schicht verkleben. Der 3D-Druck wird auf diese Weise in einem Behälter mit Nylonpulver aufgebaut.

Einer der größten Vorteile von SLS ist, dass es keine Stützstrukturen benötigt. Das lose Pulver um das Objekt herum hält den 3D-Druck während der Herstellung aufrecht. Dies ermöglicht es Ihnen, Formen herzustellen, die schwer herzustellen sind. Diese Formen wären mit FDM oder SLA schwer herzustellen. Da SLS-Teile aus Materialien wie Nylon hergestellt werden, sind sie sehr stark und robust. Dies macht SLS ideal für Teile, die tatsächlich funktionieren, Teile, die zusammenrasten, und Prototypen, die getestet werden müssen. Der 3D-Druck ist sehr stark.

Was macht Multi Jet Fusion (MJF) zu einem besonderen 3D-Druckverfahren?

Multi Jet Fusion oder MJF ist eine neue Art von 3D-Druckverfahren, die SLS ähnelt. Ich war sehr aufgeregt, als die MJF-Technologie zum ersten Mal hergestellt wurde. Es baut auch Teile aus einem Behälter mit Nylonpulver. Aber es verwendet keinen Laser, um das Pulver zusammenzukleben. Stattdessen verwendet MJF eine andere und schnellere Methode. Ein MJF-Drucker hat eine Reihe von winzigen Sprühdüsen, ähnlich wie ein 2D-Papierdrucker.

Der Drucker trägt eine dünne Pulverschicht auf. Dann bewegt sich der Sprühkopf darüber. Er sprüht eine spezielle Flüssigkeit, ein sogenanntes Fixiermittel, auf die Bereiche des Pulvers, die zum 3D-Druck werden sollen. Er sprüht auch ein Detaillierungsmittel um die Kanten, um sie scharf zu machen. Nachdem die Flüssigkeiten aufgesprüht wurden, bewegt sich eine spezielle Heizlampe über das Pulver. Das Fixiermittel nimmt diese Wärme auf. Dadurch schmilzt das Nylonpulver und verklebt miteinander. Der Bereich mit dem Detaillierungsmittel bleibt als Pulver erhalten.

Dieser MJF-Prozess ist sehr schnell. Er kann Teile aus Nylonpulver viel schneller herstellen als viele andere 3D-Druckoptionen. Die MJF-Teile sind sehr stark und flexibel. Sie haben auch eine etwas bessere Oberflächenbeschaffenheit als SLS-Teile. Ich habe gesehen, dass MJF für die Herstellung von Endteilen verwendet wird, nicht nur für einen Prototyp. Es ist eine der leistungsstarken Fertigungstechnologien, die Sie für einen 3D-Druck verwenden können. Der 3D-Druck ist sehr robust.

Können Sie einen 3D-Druck mit Metall unter Verwendung von direktem Metall-Laser-Sintern (DMLS) erstellen?

Ja, man kann definitiv mit Metall 3D-drucken! Dies ist eine der High-Tech-3D-Drucktechnologien. Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist das direkte Metall-Lasersintern oder DMLS. Der DMLS-Prozess ist SLS sehr ähnlich. Aber es verwendet ein sehr feines Metallpulver anstelle von Kunststoffpulver. Dies könnte Stahl, Aluminium, Titan oder andere Metallmischungen sein. Ein DMLS-Drucker ist eine sehr starke Maschine.

Genau wie bei SLS trägt ein DMLS-Drucker eine dünne Schicht Metallpulver auf. Ein sehr starker Laser scannt dann die Schicht. Der Laser ist stark genug, um die winzigen Metallstücke zu schmelzen, so dass sie zusammenkleben. Nachdem eine Schicht aufgebracht und zusammengeklebt wurde, trägt die Maschine eine weitere Pulverschicht auf. Der Laser klebt diese neue Schicht dann an die darunter liegende Schicht. Dies wird so lange fortgesetzt, bis Sie massive Metallteile haben. Diese 3D-Druckmethode ist erstaunlich.

Das direkte Metall-Lasersintern wird verwendet, um starke, leichte und komplexe Metallteile herzustellen. Ich habe gesehen, dass es für Flugzeugteile, medizinische Körperteile und für die Herstellung von Spezialwerkzeugen verwendet wird. Der DMLS-Prozess ermöglicht es Ingenieuren, Metallteile mit schwierigen Designs zu erstellen. Diese Designs wären mit älteren Herstellungsverfahren unmöglich herzustellen. Der 3D-Druck kann sehr komplex sein. Diese 3D-Drucktechnologie kann Kunststoff- und Metallteile formen.

Was ist Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und wie verschmilzt es Metalle miteinander?

Das Elektronenstrahlschmelzen oder EBM ist eine weitere Möglichkeit, einen 3D-Druck mit Metall herzustellen. Es ist wie DMLS, weil es auch ein Pulver verwendet und es zusammenschmilzt, um Metallteile herzustellen. Aber anstelle eines Lasers verwendet EBM einen leistungsstarken Elektronenstrahl. Dies ist ein sehr wichtiger Unterschied. Der gesamte Prozess findet in einem Raum ohne Luft bei sehr hohen Temperaturen statt.

Der Elektronenstrahl ist viel stärker als der Laser, der in DMLS verwendet wird. Diese Leistung ermöglicht es, das Metallpulver vollständig zu schmelzen. Dies erzeugt sehr starke Teile mit hervorragenden Materialeigenschaften. Die hohe Temperatur im Baubereich hilft, zu verhindern, dass sich der fertige 3D-Druck verbiegt oder reißt. Dies bedeutet, dass die Teile weniger wahrscheinlich Probleme haben. Das Elektronenstrahlschmelzen wird oft mit Materialien wie Titanmischungen verwendet.

EBM ist eine wunderbare Wahl für die Herstellung von Teilen, die sehr stark sein und gut funktionieren müssen. Es wird oft in der Luftfahrt und im medizinischen Bereich eingesetzt. Die mit diesem 3D-Druckverfahren hergestellten Teile sind sehr solide und stark. Das Schmelzen des Metallpulvers ist sehr gründlich. Die Maschinen kosten viel Geld. Aber die Fähigkeit, sehr starke, komplexe Metallteile herzustellen, macht EBM zu einer der wichtigsten Arten von 3D-Drucktechnologien für wichtige Aufgaben.

Wie trägt die PolyJet-Technologie Material auf?

PolyJet ist eine spezielle Art von 3D-Drucktechnologie. Es funktioniert wie ein normaler Tintenstrahl-Papierdrucker, baut aber in 3D. Ich finde PolyJet wirklich interessant. Das liegt daran, dass es mit verschiedenen Materialien und Farben in nur einem 3D-Druck drucken kann. Ein PolyJet-Drucker hat einen Druckkopf mit Hunderten von sehr kleinen Sprühdüsen. Dieser Kopf sprüht winzige Tropfen Photopolymerharz auf eine Bauplattform.

Während der Drucker diese Tropfen Photopolymer ablegt, scheint ein UV-Licht auf sie. Dies macht sie sofort hart und verwandelt sie von einer Flüssigkeit in einen Feststoff. Dieser Vorgang wird immer wieder wiederholt, Schicht für Schicht, um den 3D-Druck aufzubauen. Da er verschiedene Materialien gleichzeitig verwenden kann, kann ein PolyJet-Drucker einen Prototyp herstellen, der sowohl harte Kunststoffteile als auch weiche, biegsame Teile hat. Er kann sogar Materialien mischen, um verschiedene Härtegrade oder verschiedene Farbtöne zu erzeugen.

PolyJet ist eine weitere Kunststoff-3D-Druckmethode, die dafür bekannt ist, Modelle herzustellen, die sehr real aussehen. Es erzeugt eine extrem glatte Oberfläche und hat ein sehr hohes Maß an Detailgenauigkeit. Ich habe es für die Erstellung von schönen Modellen von Körperteilen und Mikrofluidik verwendet. Die Teile sind manchmal nicht stark genug für reale Tests. Aber für einen Prototyp, der gut aussehen muss, ist PolyJet eine der besten 3D-Drucktechnologien. PolyJet ist eine weitere Kunststoff-3D-Druckoption, die wirklich großartig anzusehen ist.

Welche 3D-Drucktechnologie ist die Richtige für mich?

Die Auswahl der richtigen Technologie aus den verschiedenen Arten des 3D-Drucks kann schwierig erscheinen. Ich sage den Leuten, sie sollen über drei Dinge nachdenken. Wofür wird das Teil verwendet? Welchen Detaillierungsgrad benötigen Sie? Und wie viel Geld können Sie ausgeben? Die folgende Tabelle bietet einen einfachen Vergleich einiger der Arten des 3D-Drucks, über die wir gesprochen haben.

Wenn Sie gerade erst anfangen, ist ein FDM-Drucker eine gute Wahl. Wenn Sie einen schönen Prototyp mit einer perfekten Oberfläche benötigen, sollten Sie sich SLA oder PolyJet ansehen. Für starke Kunststoffteile, die funktionieren müssen, sind SLS oder MJF die besten Optionen. Und für die schwierigsten Aufgaben kann DMLS erstaunliche Metallteile herstellen. Jedes 3D-Druckverfahren hat seinen eigenen Nutzen.

Wie sieht die Zukunft der 3D-Drucktechnologien aus?

Wenn ich mir die verschiedenen Arten von 3D-Drucktechnologien ansehe, die wir heute haben, bin ich gespannt auf das, was als Nächstes kommt. Die Dinge ändern sich sehr schnell. Die Drucker werden schneller. Sie werden auch billiger und können eine größere Auswahl an Materialien verwenden. Wir sehen neue 3D-Druckmethoden, die die guten Punkte verschiedener Verfahren kombinieren können. Bald könnten wir einen Drucker haben, der einen 3D-Druck mit der Geschwindigkeit von MJF, der Detailgenauigkeit von SLA und der Materialauswahl von FDM herstellen kann.

Die Welt des 3D-Drucks verändert sich ständig. Diese Technologien werden nicht mehr nur für die Herstellung eines Prototyps verwendet. Die Leute verwenden sie, um Endprodukte herzustellen. Dies macht die Dinge schneller und kostengünstiger. Von Häusern über Lebensmittel bis hin zu medizinischen Teilen verändert der 3D-Druck die Art und Weise, wie wir alles herstellen. Das Erlernen dieser Arten des 3D-Drucks ist der erste Schritt. Es hilft Ihnen, Teil dieser erstaunlichen Zukunft zu werden. Ich bin gespannt, was als Nächstes passiert.

Key Things to Remember:

• FDM ist die am häufigsten verwendete und billigste Art des 3D-Drucks. Es verwendet ein Kunststofffilament, um Teile Schicht für Schicht aufzubauen.
• SLA und DLP verwenden ein flüssiges Harz und Licht. Sie erzeugen Teile mit vielen kleinen Details und einer glatten Außenseite. SLA verwendet einen Laser und DLP verwendet einen Projektor.
• SLS und MJF verwenden ein Pulver (wie Nylon). Sie erzeugen starke Teile, die ohne zusätzliche Stützen verwendet werden können.
• DMLS und EBM sind starke 3D-Druckmethoden. Sie können starke, komplexe Teile aus Metallpulver herstellen.
• PolyJet eignet sich hervorragend für die Herstellung von realistisch aussehenden Prototypen. Es kann verschiedene Materialien und Farben verwenden.
• Die Auswahl des richtigen 3D-Druckverfahrens basiert auf den Anforderungen Ihres Projekts. Dazu gehören Ihr Geld, wie viel Detail Sie wünschen und wie stark das Teil sein muss.