Von der Idee zum fertigen Teil

3-D-Druck in der Praxis
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Viel wird derzeit über die Revolution durch den 3-D-Druck geschrieben. Die Berichte reichen von bezahlbaren 3-D-Druckern für den Hausgebrauch bis hin zu visionären Szenarien, in denen sowohl die konventionelle Fertigungskette ersetzt wird als auch jeder von uns bald einen eigenen 3-D-Drucker besitzt. Diese Artikelserie befasst sich mit der realen Anwendung dieser faszinierenden Technologie. Dargestellt werden die Vor- und Nachteile beim Einsatz durch semiprofessionelle Kreative, Designer und Produktentwickler – und alle, die es vielleicht dadurch werden wollen.

Es ist eine Maschine, die Dinge aus dem Nichts herstellt, aus Informationen Produkte erstellt. Die Technologie zum Herstellen von Teilen ohne nennenswerte Werkzeuge ist nicht neu und in der Industrie seit vielen Jahren etabliert; die Materialen vielfältig und das Einsatzspektrum in der Prototypenentwicklung und Einzelfertigung breit. Die Technologien sind in den letzten Jahren so günstig und einfach geworden, dass selbst Einzelpersonen den Weg zur Herstellung eigener Produkte und Prototypen gehen können: entweder durch die Beauftragung von Druckdienstleistern oder gar durch die Nutzung eines eigenen kleinen 3-D-Druckers.

Abb. 1: FDM-Drucker im GarageLab Düsseldorf

Abb. 1: FDM-Drucker im GarageLab Düsseldorf

Diese Artikelserie stellt die wesentlichen Überlegungen, Schritte und auch Problembereiche dar – direkt aus der Praxis: aus dem GarageLab in Düsseldorf.

Das GarageLab in Düsseldorf

Das GarageLab e. V. (www.garage-lab.de) ist das erste FabLab in Düsseldorf. Seit 2011 finden sich hier begeisterte Kreative, Bastler und Ingenieure in der Freizeit zusammen, um Ideen in fertige Dinge umzuwandeln. Gestartet mit einem einzigen 3-D-Drucker, bietet das Labor heute eine umfangreiche Werkstatt mit Maschinen und Werkzeugen für 3-D-Druck, klassische Handwerkskunst und Elektronik. Zahlreiche Veranstaltungen und Kooperationen runden das Angebot für Mitglieder und Gäste ab.

Was ist 3-D-Druck überhaupt?

Allen gemein ist das Verfahren des Drucks: Ein 3-D-Modell wird zuerst in Schichten mit einer festen Schichthöhe (Layer) zerlegt. Diese Schichten werden nun Stück für Stück in einem 3-D-Drucker übereinander formschlüssig gelegt. Dies erfolgt entweder durch Erhitzen oder Belichten eines Materials. Eine Software übernimmt dabei die Steuerung des Prozesses.

Um den 3-D-Druck nutzen zu können, ist der Kauf eines eigenen 3-D-Druckers überhaupt nicht nötig. Es gibt zahlreiche Dienstleister (wie z. B. Shapeways oder i.materialise), die auf einfache Weise online Dateien entgegennehmen und zu vertretbaren Preisen drucken. Binnen weniger Tage werden diese dann per Post geliefert. Dieser Weg ist für den Anfang ideal, da die Lernkurve flach bleibt und die Kosten gering. Als Alternative stehen insbesondere in Großstädten aber auch FabLabs zur Verfügung, die mit 3-D-Druckern, Werkzeugen, Maschinen und entsprechendem Know-how der Mitglieder aufwarten. Der Kauf eines eigenen Druckers ist deswegen erst ab entsprechender Nutzungshäufigkeit sinnvoll.

Drucktechnologien

In der Praxis existieren viele Druckverfahren, die sich durch die Geschwindigkeit, Präzision und möglichen Materialen zum Teil deutlich unterscheiden. Im Bereich der persönlichen Fabrikation ist derzeit das Fused Deposition Modeling (FDM) das etablierte Verfahren. Hier wird Kunststoff – wie z. B. ABS oder PLA – erhitzt und Schicht für Schicht in kleinen Bahnen aufgebracht. Das Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit, geringe Kosten und passable Detailgenauigkeit aus. Zusätzlich entstehen sehr robuste Teile, die auch gut nachbearbeitet werden können. Die Nachteile in der Praxis sind die meist raue Oberflächenqualität und die Notwendigkeit von Stützmaterial bzw. Support (Abb. 2). Dieser Support muss zum einen wieder entfernt werden und hinterlässt zum anderen auch unschöne Spuren auf der Oberfläche.

Abb. 2: Notwendiges Stützmaterial (Support) beim FDM-Druck

Abb. 2: Notwendiges Stützmaterial (Support) beim FDM-Druck

Zusätzlich muss beachtet werden, dass die Präzision in der XY-Ebene meist hervorragend ist. Diese kann bei einem gut eingestellten Drucker durchaus ±2/100 mm betragen. In der vertikalen Ebene hingegen kann dies gerade noch als befriedigend bezeichnet werden, sofern bei der Konstruktion auf einige Besonderheiten bzw. beim Druck nicht geachtet wird. Die Layerhöhe bestimmt sowohl die Präzision als auch das verwendete Material bzw. den notwendigen Support. Dies kann den Konstruktionsprozess erschweren, da man die Teile gleich so konstruieren sollte, dass die Geometrien mit hohen Detailanforderungen in die XY-Ebene gelegt werden; die mit geringen hingegen auf die vertikale Ebene. Wer diese Einschränkungen nicht berücksichtigen möchte, für den sollte das zweite Verfahren interessant sein.

Beim Selective Laser Sintering (SLS) wird ein Pulver (z. B. Polyamid, Metall oder Sand) partiell erhitzt. Durch die stützende Funktion des Pulvers entfällt die Notwendigkeit für Supportmaterial. Jede Geometrie ist somit ohne Qualitätseinbußen möglich.

Nur leider benötigt der SLS-Druck hochwertige und teure Laser. Die Investitionskosten sind dementsprechend nur für professionelle Dienstleister tragbar. Die Preise für die hergestellten Teile sind allerdings gering. Ein weiterer Nachteil liegt in der porösen Oberflächenqualität und der etwas geringeren Genauigkeit (±10/100 mm für Polyamid) – dafür allerdings in allen Achsen. Das nachträgliche Glätten der Oberfläche ist zeitaufwändig. Autolackierer in der Nachbarschaft können aber hier eine große und kostengünstige Hilfe sein.

Die letzte wichtige Technologie stellen die stereolithographischen Verfahren (SLA) dar. Sie bieten den größten Detaillierungsgrad. Kleine und filigrane Modelle sind mit dieser Technologie gut realisierbar. Einher geht diese Detailgenauigkeit aber mit einer geringen Materialfestigkeit. Der Einsatz von Spezialharzen und UV-Lasern macht diese Anlagen zusätzlich teuer. SLA-Teile werden deswegen meist nur zur Visualisierung von komplexen Teilen eingesetzt (z. B. Handygehäuse). Die aufwändige Reinigung von SLA macht die Anwendung aber nur für Dienstleister interessant.

Es gibt noch unzählige andere Verfahren und Materialen. Hier lohnt sich ein Blick in die Materialbibliothek der Dienstleister. In den FabLabs wird zusätzlich mit interessanten neuen Materialien wie Beton, Zucker, Schokolade oder auch Ton experimentiert.

Tabelle 1: 3-D-Druckverfahren im Vergleich

Tabelle 1: 3-D-Druckverfahren im Vergleich

Kopieren, Scannen oder Zeichnen?

Doch bevor man das fertige Teil in der Hand hat, müssen noch einige Schritte geklärt werden. Das fängt mit der Idee an. Wir beobachten im GarageLab sehr häufig, dass die erste Euphorie nach dem Kauf eines 3-D-Druckers schnell erlischt. Ohne Idee, welche konkreten Teile man über einen 3-D-Drucker ausgeben möchte, ist der Kauf nur selten sinnvoll. Für den sporadischen Einsatz empfiehlt sich stets der Weg über Dienstleister oder auch die Mitgliedschaft in einem FabLab.
Gut kopiert ist besser als schlecht erfunden! Im Internet stehen unzählige Plattformen zur Verfügung, auf denen fertige Teile wie iPhone-Cases, Ersatzteile, Schmuck uvm. zum Download zur Verfügung gestellt werden. Die Qualität der Dateien ist dabei meist gut, und Nacharbeiten gehen leicht und schnell von der Hand.

Eine interessante Neuerung sind parametrisierbare Anwendungen. So können z. B. die Maße einer Basiskonstruktion, Freitext oder auch Fotos angegeben werden, mit denen dann dynamisch ein passendes 3-D-Modell generiert wird – Anwendungen, die dem Begriff der Mass Customization endlich Bedeutung verleihen.

Wenn diese Optionen für die eigenen Anforderungen nicht ausreichen, stellt sich die Frage, ob man ein existierendes Teil nur nachbauen möchte oder eine Neukonstruktion anstrebt.

Das 3-D-Scannen bietet sich für die Lösung des ersten Problems an. Auch hierfür stehen Dienstleister bereit. Das existierende Teil wird eingeschickt, verscannt und als Ergebnis erhält man eine präzise 3-D-Datei. Aber auch hier besteht der Trend zu kleineren und billigeren Systemen, so dass zumindest die FabLabs diese Dienste in naher Zukunft ihren Mitgliedern anbieten werden.

Eine neue und weitere interessante Methode bietet sich durch die Berechnung der 3-D-Geometrie aus Einzelbildern. Die Erfahrungen hiermit sind allerdings eher mäßig, wenngleich das zukünftige Potenzial enorm ist. Wenn alle diese Möglichkeiten nicht ausreichen, bleibt einem das Zeichnen eines eigenen 3-D-Modells nicht erspart. Für den weiteren Verlauf der Serie wollen wir genau diesen Prozess darstellen und mit dem Vereinsdrucker drucken.

Konstruktion, Slicen und Vorbereitung

Wer zum ersten Mal auf einer Onlineplattform nach 3-D-Teilen sucht, stößt dabei auf STL-Dateien. Im STL-Format werden die Objekte in einem Oberflächenmodell gespeichert. Das bedeutet, dass das 3-D-Objekt als eine Gestalt von kleinen Oberflächen dargestellt wird (Abb. 3, rechts). Dies ist zwar sehr einfach, hat aber in der Praxis einige Nachteile, da diese Modelle nicht gut skalierbar sind bzw. stets immer nur aus ebenen Flächen bestehen.

Eine Kugel wird z. B. deswegen in einzelne Flächen zerlegt. Soll diese Kugel möglichst glatt sein, so muss auch die Facettierung – also die Teilung in Oberflächen – sehr fein sein. Die Dateigröße und der Berechnungsaufwand beim späteren Zerlegen in Schichten (Slicen) steigen beträchtlich. Zusätzlich weiß die 3-D-Software auch meist nicht mehr, dass es sich bei dem Objekt um eine Kugel gehandelt hat. Präzise geometrische Angaben sind somit schwierig. Besser geeignet sind deswegen Programme, die mit Volumenmodellen (Abb. 3, links) arbeiten. Hier wird die Geometrie durch mathematische Körper beschrieben. Eine Skalierung oder spätere Veränderung ist somit einfach. Der Nachteil: Komplexe und freie Geometrien (wie z. B. eine Figur oder Skulptur) lassen sich nur sehr aufwändig erstellen.

Abb. 3: Oberflächen- und Volumenmodell

Abb. 3: Oberflächen- und Volumenmodell

Die Wahl der richtigen Software hängt also von Ihren Anforderungen ab. Funktionale Teile, bei denen die exakten Maße entscheidend sind, sollten mit einer CAD-Software gezeichnet werden; freie Körper (z. B. Modellfiguren) hingegen eher mit einer Software, die aus dem Bereich der 3-D-Animationssoftware kommt. Fortgeschrittene Anwender verwenden meist eine Kombination. Die grundlegende Geometrie wird mit einer CAD-Software entworfen und das Ergebnis dann in einem Oberflächenmodell verfeinert bzw. verbessert.

Konstruktionssoftware – die Qual der Wahl

Es gibt viele freie – oder zumindest kostenfreie – Tools, deren Leistungsspektrum erheblich variiert. Und selbstverständlich variieren damit auch die Meinungen der Benutzer.

Derzeit gibt es keinen erkennbaren Marktführer oder kein Produkt, das uneingeschränkt empfohlen werden kann. Aber es gibt einige Pakete, die für eine Evaluierung angesehen werden sollten. Auch im Düsseldorfer GarageLab verwenden die Mitglieder eine Vielzahl unterschiedlicher Tools. Da 3-D-Drucker nur STL-Dateien benötigen, ist dies auch kein größeres Problem. Zu den beliebtesten Paketen gehören Rhino, Autodesk 123D, SketchUp und Blender. Leider wurde das Online-CAD-Projekt Tinkercad eingestellt.

Im Bereich der professionellen CAD-Systeme sind die Preise leider sehr hoch. Die Möglichkeiten allerdings sind groß. Interessant sind Angebote für Vorgängerversionen. So wurden die Teile für diesen Artikel mit dem eher in Deutschland unbekannten TurboCad 16 gezeichnet, das z. T. für weniger als 100 Euro erstanden werden kann. Wenn Sie noch nie in 3-D gezeichnet haben, sollten Sie eine längere Einarbeitungs- und Frustrationsphase einkalkulieren.

Zeichnen für den 3-D-Druck

Für diesen Artikel soll ein einfaches Bauteil für einen kleinen hydraulischen Spielzeugbagger dienen. Dieser Bagger wird aus einfachen Materialien wie Pappe, Klebstoff und ein paar Einwegspritzen aus der Apotheke hergestellt. Er dient im GarageLab für einen Kinderworkshop. Das Teil dient als Gelenkelement für die Baggerarme (Abb. 4).

Abb. 4: Zeichnung und fertig gedrucktes Beispielteil

Abb. 4: Zeichnung und fertig gedrucktes Beispielteil

Da dieses Gelenk ansonsten mühselig mit Holz oder mit Klebeband im Workshop gebastelt werden müsste, verwenden wir hier den 3-D-Druck. Für unser Beispiel soll das Teil auf einem üblichen FDM-Drucker ausgegeben werden. Das bedeutet, dass wir bei der Konstruktion auf die Schwächen des Druckverfahrens achten sollten – und außerdem:

  • Vermeidung von Überhängen zur Vermeidung von Stützmaterial
  • Gestaltung der maßgenauen Details in der XY-Ebene und Vermeidung von präzisen Strukturen in der Z-Ebene
  • Vermeidung von dünnen bzw. filigranen Stegen

Zeichnen für FDM oder SLS

Die Konstruktion für ein gesintertes SLS-Teil (Selective Laser Sintering) unterscheidet sich deutlich von FDM. Da SLS-Teile von Dienstleistern gedruckt werden, spielen die Kosten für die Produktion eine große Rolle. Sie rechnen in der Regel nach verbautem Volumen ab. Das bedeutet, dass ein Teil umso billiger wird, je leichter und filigraner es konstruiert wurde. FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling) hingegen kommen mit komplexen und filigranen Strukturen nicht so gut zurecht. Insbesondere, weil dadurch meistens viel Stützmaterial produziert werden muss. Eine einfache und robuste Konstruktion ist daher geeigneter.

Da das Loch zum Einsatz der Einwegspritze der wichtigste Bereich ist, wird dieser Bereich in die XY-Ebene gelegt. Damit einher geht, dass das Loch für die Querachse nicht absolut präzise sein wird. Es wird deswegen ein wenig kleiner konstruiert und nach dem Druck kurz aufgebohrt. Der 3-D-Druck-Profi wird hier zwar die Nase rümpfen, aber so geht es am einfachsten. Gleichzeitig erlaubt die Anordnung einen möglichst geringen Einsatz von Stützmaterial. Nach dem STL-Export geht es nun an die Druckvorbereitung.

Reparieren und Anordnen

Vor dem Slicen sollte die STL-Datei noch korrekt im Raum platziert werden. Etwaige Fehler in der Datei sollten korrigiert werden. Hierzu wird das kostenfreie Netfabb Studio Basic verwendet. Da die meisten Tools beim Export von STL-Dateien nicht immer alle Dreiecke korrekt schließen, empfiehlt sich sein Einsatz (Abb. 5).

Abb. 5: Reparatur mit Netfabb

Abb. 5: Reparatur mit Netfabb

Als letzter Schritt muss das Teil nur noch korrekt positioniert werden. Hierbei müssen die Anforderungen hinsichtlich Supportgenerierung und Präzision berücksichtig werden. Abbildung 6 stellt die Möglichkeiten sowie deren Vor- und Nachteile dar. Die linke Ausrichtung würde dafür sorgen, dass der Spritzeneinsatz ohne Support gedruckt werden könnte. Allerdings ist die untere Auflagefläche sehr klein und viel Support müsste generiert werden. Die rechte Darstellung stellt deswegen den besten Kompromiss dar.

Abb. 6: Positionierungsmöglichkeiten

Abb. 6: Positionierungsmöglichkeiten

Slicen

Endlich ist die STL-Datei so weit fertig, dass sie für den Drucker in Schichten geschnitten werden kann. Dabei erzeugt die Slicer-Software gleich die Steuerungsbefehle für den Drucker (Abb. 7). Für den Prozess werden von uns derzeit die Tools Slicr und Skeinforge verwendet.

Für einen optimalen Druck können unzählige Parameter festgelegt werden: Füllgrad, Geschwindigkeiten, Layerhöhe u. v. m. Für die meisten Drucker und Standardmaterialien existieren aber bereits fertige Settings. Da viele der 3-D-Drucker als Bausätze angeboten werden, empfiehlt es sich, diese in gemeinsamen Workshops beim Hersteller oder in FabLabs zu montieren. Hierbei lernt man nicht nur die Eigenheiten des jeweiligen Druckers kennen, sondern erhält zusätzlich auch Hilfe bei der richtigen Parameterwahl für die entsprechenden Materialien. Zusätzlich stehen viele Foren und Wikis zur Verfügung.

Dennoch muss gerade am Anfang eine Lernkurve durchlaufen werden, um ein Gefühl für die richtigen Einstellungen für das entsprechende Teil und dessen Geometrie zu finden. Am Ende dieses Lernprozesses stehen dann fertige Settings für die verwendeten Materialen zur Verfügung (z. B. ABS oder PLA). Kleinere notwendige Änderungen werden dann später individuell angepasst. So unterscheiden sich beispielsweise die Parameter bei gleichem Material, aber unterschiedlicher Farbe, da die Pigmentierung Einfluss auf die Materialeigenschaften hat.

Abb. 7: Slicen

Abb. 7: Slicen

Alle Präparationen sind nun komplett. Die Dateien sind für den Drucker vorbereitet und auch die korrekten Parameter festgelegt. Doch mit einem einfachen Knopfdruck ist es in der Praxis häufig nicht getan. Und wie sieht es eigentlich aus, wenn man mehr als nur ein Teil drucken möchte?

Am Ende der Vorbereitungen steht eine Datei, die den fertigen Maschinensatz enthält. Diese GCode-Datei enthält letztendlich nur direkte Steuerbefehle für den Drucker. Also z. B. „Verfahre den Druckkopf um 10 mm auf der X-Achse mit Geschwindigkeit von 150 mm/s“. Aus diesem Grund muss der Slicer auch genau wissen, auf welchem Drucker und Material das Ergebnis übertragen werden soll. Ein Austausch der GCode-Dateien zwischen Druckern ist somit nicht möglich, der von STL-Dateien hingegen schon.

Der Druck

Um unser Teil zu drucken, verwenden wir den Drucker Prusa Mendel, der seit der ersten Minute als Vereinsdrucker allen Mitgliedern des GarageLab zur Verfügung steht. Er ist ein typischer FDM-Drucker aus der RepRap-Familie. Alle Bauteile sind Open Source, und das Ziel der Community, möglichst einfache und günstige Komponenten zu verwenden, ist erfüllt. Der Prusa-Mendel ist verständlich aufgebaut und mit einfachen Werkzeugen wartbar. Seine Druckpräzision kann als ausreichend bezeichnet werden, die Geschwindigkeit als moderat.

Aufgrund der derzeit hohen Innovationsgeschwindigkeit sind in der Zwischenzeit allerdings schnellere und bessere Modelle verfügbar. Hierzu zählt beispielsweise der Mendel-Parts Orca, der im GarageLab von vielen Mitgliedern verwendet wird. Er ist mit ca. 900 Euro günstig, schnell, robust und überaus präzise.

Vorbereitung zum Drucken

Für den Druck gibt es einige gute freie Systeme zur Steuerung, bzw. bei kommerziellen Druckern wird diese gleich mitgeliefert. In unserem Fall verwenden wir die freie Software Pronterface. Eine interessante Alternative stellt auch Repetierhost dar (Abb. 8). Letztendlich entscheiden über die Wahl der Software die persönlichen Vorlieben bzw. die Unterstützung des eigenen Druckers.

Abb. 8: Steuersoftware für den 3-D-Drucker

Abb. 8: Steuersoftware für den 3-D-Drucker

Vor dem Druck müssen bei FDM-Druckern zunächst das Heizelement sowie das Heizbett gestartet werden, wobei die entsprechenden Temperaturen für das verwendete Material gesetzt werden müssen. Gerade das Heizen des Bettes ist wichtig, da es für das Anhaften der ersten Schicht entscheidend ist. Dabei sollte übrigens stets auf eine gleichmäßige Umgebungstemperatur geachtet werden. Deswegen ist der Druck in einem unbeheizten Keller nur bedingt ratsam.

Sobald die Betriebstemperaturen erreicht sind und das Plastik im Test mit richtiger Konsistenz aus dem Druckkopf fließt, kann der Druck gestartet werden (Abb. 9).

In Abhängigkeit vom verwendeten Druckertyp ist eine manuelle Korrektur des Abstands zwischen Bett und Druckkopf notwendig. Dabei sollten die einzelnen Bahnen deutlich sichtbar sein und ganz leicht einander überlaufen. Ist der Druckkopf zu niedrig, verschmiert der Kopf die vorherigen Bahnen. Ist er zu hoch, verbinden sich die Bahnen nicht.

Abb. 9: Druckprozess auf einem Prusa Mendel

Abb. 9: Druckprozess auf einem Prusa Mendel

Nachdem die erste Schicht noch überwacht werden sollte, ist für den weiteren Prozess nur noch eine regelmäßige Kontrolle notwendig. Oder man schaut einfach nur genüsslich zu.

Ein typisches Problem bei großflächigen Teilen, bzw. Teilen mit einer unglücklichen Geometrie, ist das Ablösen des Bauteils vom Heizbett nach einer Weile. Diese Ablösung entsteht, wenn heiße und kalte Bereiche im Bauteil Spannungen erzeugen und es somit verziehen. Dieser Verzug ist zusätzlich vom Material abhängig. Es gibt unzählige Tipps und Ideen zur Lösung dieses Problems. In der Praxis gilt aber: Eine höhere Umgebungstemperatur und – sofern möglich – eine geometrische Änderung des Bauteils schaffen Abhilfe.

Materialwahl: PLA, ABS oder etwas Neues?

Für die meisten Anwendungen ist die Verwendung von PLA vollkommen ausreichend und für Anfänger ideal. Es schmilzt bereits bei geringen Temperaturen, seine Festigkeit und damit Verwendbarkeit ist gut und die Oberflächenqualität passabel. Die Verwendung von ABS ist hingegen etwas schwieriger und wird aufgrund der höheren Temperaturen auch nicht von allen Druckern unterstützt. ABS zeichnet sich aber durch eine deutlich höhere Festigkeit aus. Es ist insbesondere bei funktionalen Teilen das Material der Wahl. Weitere interessante Materialen werden derzeit getestet. Hierzu zählt z. B. Arnitel ECO. Es ist weich und flexibel und somit z. B. für Produkte geeignet, die dehnbar sein sollen. Ideal also für Griffe oder auch für den Formenbau. Durch den Einsatz von Extrudern für pastöse Materialen werden weitere Möglichkeiten eröffnet. Ton oder sogar Schokolade lassen sich hiermit drucken.

Nach 20 Minuten vermeldet der Drucker die Fertigstellung des Teils. Nach einer kurzen Abkühlungsphase kann das Teil abgelöst werden. Der Support kann mit einem Messer oder Pinzette entfernt werden. Löcher in der Z-Ebene sollten kurz aufgebohrt werden (Abb. 10). Fertig!

Abb. 10: Das fertige Teil

Abb. 10: Das fertige Teil

Kleinserien und die Kosten

Zwanzig Minuten Druckzeit sind keine Welt. Nur wie sieht es aus, wenn 50 Teile gedruckt werden müssen? Oder gar 200? Was für einen Prototyp akzeptabel erscheint, ist für eine Kleinserie zeitlich und wirtschaftlich nicht tragbar. Warum also nicht den 3-D-Druck mit konventionellen Produktionsmethoden kombinieren? Für unser Plastikteil ist beispielsweise die Herstellung als Gussteil sinnvoll. Hierfür stehen aus dem professionellen Modellbau hervorragende Werkstoffe wie z. B. Polyurethangießharze zur Verfügung. Der Druck kann hier die Zeit zur Herstellung der notwendigen Negativformen deutlich verkürzen. Zum einen, um alle Formenpositive gleich so zu konstruieren und zu drucken, wie sie für spätere Formenherstellung benötigt werden. Also beispielsweise direkt als Halbformen inklusive der notwendigen Guss- und Entlüftungskanäle. Zum anderen aber auch, um direkt die Negativformen zu drucken. Allerdings ist hier die Trennung von Gussmasse und Form ein Problem. Experimente im GarageLab zeigen aber, dass direkt gedruckte Negativformen mit billigen Modelliermassen gut kombinierbar sind. Allerdings wird man hier wieder mit den Einschränkungen der konventionellen Abformungsmethoden konfrontiert. Dies heißt insbesondere, dass Hinterschneidungen nicht möglich sind bzw. eine mehrteilige Gussform erfordern.

Ausblick

Dieser Artikel sollte die wesentlichen Schritte und Themen rund um den 3-D-Druck darstellen. Natürlich sind die Probleme und Möglichkeiten in der Praxis viel breiter und die alltägliche Verwendung von Druckern für den Heimbedarf ist noch ein weiter Weg. Dennoch bietet die Technologie insbesondere für semiprofessionelle Kreative bereits jetzt mit einem überschaubaren Lernaufwand eine große Chance. Eine Chance, die eigenen Ideen nicht nur in Software zu gießen, sondern in reale und innovative Dinge.

Aufmacherbild: head of 3d printer in action von Shutterstock / Urheberrecht: nikkytok

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