3D-Druck auf unebenen Flächen

Auch können Geometrien ganz anders aufgelöst werden, sodass zum Beispiel auch Drucke auf nicht ebenen Flächen möglich werden. So können Verzweigungen direkt auf einer gekrümmten Oberfläche angesetzt werden, etwa auf einer Kugel.

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Bauteile müssen auch nicht mehr zwangsweise aus gleich ausgerichteten Schichten zusammengesetzt werden, sondern im Prinzip sind auch Werkstücke aus einer einzigen spiralförmigen Lage vorstellbar. Oder man kann die Schichten bereits beim vorbereitenden Berechnen der Druckbahnen (Slicing) so anordnen, dass sie parallel zu den erwarteten Stressrichtungen des Werkstücks verlaufen.

Statt sie einfach immer nach einer mehr oder weniger zufällig gleichen Ausrichtung planar verlaufen zu lassen oder einfache geometrische Muster wie eine Wabenstruktur anzuwenden, können beispielsweise Belastungssimulationen des Bauteils die Verteilung der Kräfte gut abbilden. Durch die zwei zusätzlichen Achsen lässt sich der Druck jetzt entlang dieser Belastungslinien ausrichten und so auch die Schichten beim Druck entsprechend legen. So werden Brüche entlang der strukturell schwächeren Schichtkanten vermieden und das Bauteil gewinnt enorm an struktureller Stabilität in der praktischen Anwendung.

Die Möglichkeiten sind vielfältig, aber ein Slicer, der all diese Möglichkeiten konsequent anwendet, ist noch nicht entwickelt. Selbst die teuersten Industriemaschinen bringen hier erst eine Software mit, die nicht alle denkbaren Möglichkeiten dieses Ansatzes ausnutzt. Meist konzentriert man sich auf nur eine der Vorzüge und vermarktet das Gerät dann entsprechend.

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Nach und nach traut sich die Industrie jedoch an diese Technik heran und man sieht immer mehr Technologiedemonstrationen und Prototypen. Einige Geräte haben es mittlerweile auf den Markt geschafft.

Das günstigste kommt wohl von Ethereal Machines mit dem Produkt Halo, das ab circa 35.000 Euro zu haben ist. Aber auch andere Hersteller haben entsprechende Geräte in der Entwicklung und es ist abzusehen, dass sich das Angebot an solchen Maschinen in den nächsten Jahren in verschiedenen Anwendungsfällen und Preisklassen diversifizieren wird.

Es ist zu hoffen, dass sich auch ein Hersteller der Entwicklung eines günstigen Einsteigermodells widmen wird. Theoretisch scheint auch ein Gerät für wenige tausend Euro möglich. Dann müsste allerdings die Software so weit entwickelt sein, dass sie diese Technologie auf Knopfdruck einem genügend großen Anwenderkreis zur Verfügung stellen kann, damit sich so ein auf Stückzahlen optimiertes Geschäftsmodell trägt.

Flüssig ist das neue Gold

Neben dem FDM-Verfahren gibt es aber noch eine ganze Reihe von alternativen Technologien in der Branche. Auf der Formnext wird deutlich, dass die Stereolithographie im Kommen ist. Nicht selten liegt weniger als ein Jahr zwischen zwei Modellen.

Die Geräte werden zahlreicher und vor allem auch deutlich günstiger. Musste man vor ein paar Jahren noch einen fünfstelligen Betrag investieren, um eine industrielle Maschine zu erwerben, sind viele Geräte heute schon im vierstelligen Bereich zu bekommen. Einsteiger finden mittlerweile auch schon Geräte mit beachtlicher Leistungsfähigkeit selbst im mittleren dreistelligen Bereich.

Bei der SLA-Technik, der historisch ältesten 3D-Druckmethode, wird aus einem flüssigen Rohstoff, meist einem Kunstharz, mithilfe von ultraviolettem Licht das Objekt schichtweise ausgehärtet. Dies hat prinzipiell mehrere Vor-, aber auch einige Nachteile: Mit Licht lassen sich viel feinere Strukturen ausbilden als mit einer im Vergleich recht groben Düse. Auch lässt sich ein Laserstrahl viel flinker über eine Fläche führen als ein Druckkopf.

  • Shining3Ds AccuFab-L4K ist ein hochwertiger Desktop-SLA-Drucker mit DLP-Technologie. Schön zu erkennen sind die Stützstrukturen, die das eigentliche Werkstück schräg zur Druckplatte halten. Ein typisches Bild für einen SLA-Drucker. (Bild: Elias Dinter)
  • Der Formlabs Fuse 1 ist nach mehrjähriger Verzögerung nun auf dem Markt erhältlich. Er gehört zu den günstigsten SLS-Druckern für Polyamide. (Bild: Elias Dinter)
  • Mit dem Fuse Sift bietet Formlabs auch die passende Aufbereitungsstation an. Hier können die Bauteile vom losen Pulver gereinigt werden, welches von der Anlage abgesaugt und durchsiebt wird. (Bild: Elias Dinter)
  • Das überschüssige Pulver wird zur erneuten Benutzung mit frischem Pulver in einem bestimmten Verhältnis ergänzt. Der Behälter wird anschließend manuell seitlich eingehakt und von der Maschine durch Rotation gleichmäßig vermischt. Die fertige Mischung steht nun für einen neuen Druck bereit. (Bild: Elias Dinter)
  • Der Formlabs Form 3L ist einer der größeren SLA-Drucker auf dem Markt. Er wird auch zusammen mit einer Wasch-Station und einer UV-Belichtungs-Station zum gleichmäßigen Aushärten der Werkstücke angeboten. (Bild: Elias Dinter)
  • Wie Carbon versucht sich auch Formlabs an Schuhsohlen. (Bild: Elias Dinter)
  • Das Kinderlaufrad hat Formlabs-CEO Maxim Lobovsky designt und aus zwei Teilen in einem Druckvorgang auf dem Form 3L hergestellt. Durch eine Simulation der dynamischen Belastung konnte der Rahmen hinsichtlich Gewicht und Materialverbrauch optimiert werden, sodass auch das verwendete Kunstharz der Energie eines Kindes standhält. Das ausgestellte Laufrad ist eine Kopie des Originals, das Lobovskys Kleinkind täglich mit Begeisterung verwendet, wie der Vater stolz auf dem Handyvideo beweist. (Bild: E
  • Ein bunter Mix aus SLA- und SLS-Drucken. Ob High Heels oder das Brillengestell aus dem Sinter-Drucker oder doch lieber das flexible Brillengestell aus Kunstharz? Das Rad vereint festes und elastisches Kunstharz. Highlight auf dem Tisch ist der bewegliche Handschuh, der aus einem Stück mit funktionierenden Gelenken im SLS-Verfahren gedruckt wurde.
Shining3Ds AccuFab-L4K ist ein hochwertiger Desktop-SLA-Drucker mit DLP-Technologie. Schön zu erkennen sind die Stützstrukturen, die das eigentliche Werkstück schräg zur Druckplatte halten. Ein typisches Bild für einen SLA-Drucker. (Bild: Elias Dinter)

Vielmehr gibt es sogar Geräte, die eine Oberfläche auf einen Rutsch nur an den gewünschten Stellen belichten und somit für eine einzelne Schicht nur ein paar Sekunden zum Aushärten benötigen - mit einem FDM-Drucker undenkbar. Andererseits ist man auf Materialien beschränkt, die mit UV-Licht reagieren und kann somit nicht auf eine breite Palette aus günstigen und erprobten Kunstoffen zurückgreifen.

Kunstharze, die sich wie ABS verhalten

Allerdings hat sich in dieser Hinsicht in den vergangenen Jahren viel getan. Mittlerweile gibt es eine ganze Reihe von Kunstharzen, die den Eigenschaften ihrer FDM-Vorlagen schon recht nahekommen.

So finden sich Harze, die versprechen, sich wie ABS im ausgehärteten Zustand zu verhalten; Mischungen, die flexibel bleiben und damit eine eher gummiartige Konsistenz ausbilden oder Spezialharze wie zum Beispiel Keramikharze, mit denen sich auf ganz neue Art und Weise töpfern lässt. Kunstharze, die sich rückstandslos ausbrennen lassen, sind vor allem in der Schmuckmanufaktur schnell in Mode gekommen. Sie dienen als Grundlage zur Erstellung von Gussformen für Metalle.

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 Schwachstellen an Übergängen und ÜberhängenSLA-Druck - im goldenen Käfig 
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derdiedas 06. Dez 2021 / Themenstart

Deshalb habe ich mir einen Ultraschallreiniger gekauft (3L), der ist mit Isophropanol...

PULVERMEISTER 30. Nov 2021 / Themenstart

Wir haben dazu inzwischen die 4te Iteration auf der Formnext in Frankfurt präsentiert...

Garbagecollect 30. Nov 2021 / Themenstart

Heute und morgen gibt es die Digital Days der Formnext. Ist natürlich kein Ersatz die...

ashahaghdsa 30. Nov 2021 / Themenstart

Ich sehe Patente auch sehr zwiegespalten. Zum einen soll jemand, der sich was großartiges...

ashahaghdsa 30. Nov 2021 / Themenstart

Evtl. würde ich das Werbevideo dann gegen den TED Talk tauschen oder so. Weil da sieht es...

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