Die modernen Rapid-Prototyping-Verfahren, wie der 3D-Druck, werden vor allem in der Entwicklung, im Maschinen- und Anlagenbau sowie im Marketing und der Architektur eingesetzt. Schnell und bequem kann man aus einer Idee, die man am Computer mit einem CAD-Programm in 3D-Daten umsetzt, ein handfestes Modell herstellen und schauen, wie es sich anfühlt, wie es sich handhaben lässt und ob es «passt».
Entwickler können die Prototypen und Urmodelle als Anschauungsmuster verwenden, die technischen Eigenschaften der Muster oder die Verbaubarkeit im finalen Produkt überprüfen. Im Architektur- und im Messebereich sowie im Marketing können Modelle aus dem 3D-Drucker als Anschauungsmodelle eingesetzt werden. Es können aber auch Werkstücke und Werkzeuge, die nur in geringen Stückzahlen benötigt werden, rasch und kostengünstig mit Stereolithografie-Druckern oder Selektiven-Lasersintern produziert werden. Ausserdem dienen Rapid-Prototyping-Musterteile als Urmodelle für Folgeprozesse, wenn beispielsweise Serienprodukte im Metallguss hergestellt werden sollen.
Digitale Fertigungsverfahren für die Herstellung von 3D-Objekten
Es gibt eine Vielzahl digitaler Fertigungsverfahren, bei denen mithilfe von CAD-Daten, die auf einem Computer erstellt wurden, dreidimensionale Gegenstände produziert werden können. Dabei unterscheidet man zwischen subtraktiven und additiven digitalen Fabrikatoren (Digital Fabricator, kurz Fabber genannt). Zu den subtraktiven Fabbern gehören Fräsmaschinen oder andere computergesteuerte Anlagen, bei denen Material beispielsweise durch Fräsen oder Drehen von einem massiven Rohling entfernt wird. Bei den additiven Verfahren werden neue 3D-Objekte schichtweise durch Hinzufügen von Material aufgebaut. Zu den additiven Fabbern gehören 3D-Drucker, wie beispielsweise Laser-Sinter und Stereolithografie-Drucker.
Stereolithografie ist das älteste digitale additive Fertigungsverfahren
Stereolithografie (kurz SLA) ist das älteste patentierte additive Fertigungsverfahren. Auf dem SLA-Drucker wird ein photosensitives flüssiges Polymer mit einem Laser ausgehärtet. Der Gegenstand, der dadurch aus Kunststoff hergestellt wird, wird schichtweise aufgebaut. Dabei sind – je nach Drucker – Schichtdicken von 0,03 bis 0,1 mm möglich.
Beim Selektiven-Lasersintern (kurz SLS) werden die Gegenstände nicht aus einem flüssigen Ausgangsmaterial (siehe SLA) sondern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff hergestellt. Auch beim SLS werden die Werkstücke schichtweise mithilfe von Laserstrahlen aufgebaut.
Mit diesen neuen additiven Fertigungsverfahren können Objekte relativ schnell und materialsparend mit vergleichsweise geringem energetischen Aufwand produziert werden. Im Gegensatz zu den subtraktiven Verfahren fällt kein (oder kaum) Verschnitt an, denn im 3D-Druck wird nur so viel Material eingesetzt, wie zur Herstellung des Werkstücks wirklich nötig ist.
Links:
- Wikipedia.org: Stereolithografie, 3D-Druck
- Vonallmen.ch: renommiertes Formenbau-Unternehmen der Schweiz
Foto CC0 Gemeinfrei via Unsplash