3D-Druckverfahren in der Übersicht

Der 3D-Druck ist eine vergleichsweise junge Technologie, die noch längst nicht ausentwickelt ist. Ein Zeichen dafür ist die Vielzahl an unterschiedlichen Druckverfahren, die derzeit beim 3D-Druck zum Einsatz kommen. Auf dieser Seite möchten wir zunächst eine Kategorisierung der verschiedenen Technologien vorstellen, bevor wir uns im Weiteren die wichtigsten Druckverfahren im Detail anschauen.

Der 3D Farbdruck (kurz: 3DP) ist angelehnt an die bekannte Tintenstrahltechnologie, wurde am Massachusetts Institute of Technology entwickelt und ist exklusiv an die Z Corporation lizensiert. Der Druckvorgang findet schichtweise mit einem Gipspulver und einem Bindemittel zur Verfestigung des Pulvers an den gewünschten Positionen statt. Wie beim Tintenstrahldrucker ist es möglich über verschiedene Druckköpfe die Farben individuell zu bestimmen. Die Technologie ist im Vergleich zu anderen Verfahren schnell und preiswert.

Das Fused Deposition Modeling (deutsch: Schmelzschichtung) ist derzeit eines der am häufigsten genutzten Verfahren. Die verwendeten Materialien- in der Regel Kunstoff oder Wachs in Drahtform – werden hierzu bis zur Verflüssigung erwärmt. Über feine Düsen kann das nun flüssige Material zielgerichtet auf das herzustellende Objekt aufgetragen werden. Dieses Prozess erfolgt schichtweise, wobei das Material zeitnah und vor dem Auftragen der nächsten Schicht wieder erstarrt. Je nach Form des zu druckenden Objektes werden ggf. stützende Konstruktionen für den Druck benötigt. Die Stereolithografie ist ein bekanntes Verfahren, welches insbesondere beim Rapid Prototyping zum Einsatz kommt. Bereits seit 1982 ist die Stereolithografie bekannt und gilt damit als ältestes 3D-Druckverfahren mit entsprechenden Erfahrungswerten. Die Herstellung des Objektes findet in einem Bad aus flüssigen Kunststoff (z.B. Epoxidharz) statt. Die Arbeitsplatt auf der das Objekt entstehen soll wird geringfügig unter diese Flüssigkeit untergetaucht. Mit Hilfe eines Lasers wird die gewünschte Struktur nun ausgehärtet. Dieser Vorgang – absenken der Arbeitsplatte unter den Flüssigkeitsstand und aushärten mit Laser – wird Schicht um Schicht bis zur Vervollständigung des Objekts wiederholt. Abschließend wird der Gegenstand entnommen und unter UV-Licht vollständig ausgehärtet.

Das sogenannte Sintern bezeichnet einen Prozess in dem der Laser ein pulverförmiges Material bis zur Schmelze erhitzt. Dieses Material kühlt in der Folge rasch wieder aus und bleibt in seiner Form. Dieser Vorgang erfolgt auch beim Selektiven Lasersintern (SLS) jeweils schichtweise, wobei die Arbeitsplatt nach und nach entsprechend abgesenkt wird. Beim Selektiven Laserschmelzen (SLM) handelt es um eine Variation des selben Grundprinzips. Hierbei wird ein metallischer Pulver verwendet, wobei im Gegensatz zum SLS keine Binder verwendet werden.