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Jeder 3D-Drucker baut Teile nach dem gleichen Grundprinzip: Ein digitales Modell wird durch schichtweises Hinzufügen von Material in ein physisches dreidimensionales Objekt verwandelt. Daher kommt auch der alternative Begriff Additive Manufacturing.
Der traditionelle Herstellungsprozess ist meist ein subtraktiver Prozess, bei dem das Rohmaterial verschwendet und immer wieder verwendet wird. In einer Autofabrik werden zum Beispiel Bleche geschnitten und zu bestimmten Karosserieteilen geformt, und übrig gebliebenes Metall wird später wieder eingeschmolzen und wieder zu Metallplatten geformt, bevor sie für weitere Prozesse wiederverwendet werden können. Dabei wird das 3D-Druckobjekt durch einen additiven Prozess erzeugt. Schichten für Schichten werden hinzugefügt, bis das Objekt fertiggestellt ist. Jede dieser Schichten kann als ein in dünne Scheiben geschnittener horizontaler Querschnitt des späteren Objekts betrachtet werden. Dies ist ein additiver Prozess, daher der Name Additive Manufacturing.
Es gibt viele Möglichkeiten, 3D-Objekte zu erstellen, aber allen 3D-Drucktechnologien ist gemeinsam, dass es sich um eine additive Technologie handelt. Die additiven Technologien können sich in mehrfacher Hinsicht unterscheiden, unterscheiden sich aber vor allem in der Art und Weise, wie Schichten aufgebaut sind, um ein Objekt zu erstellen.
Die am häufigsten verwendete Technologie beim 3D-Druck ist das Fused Deposition Modeling (FDM). Die FDM-Technologie arbeitet mit einem Kunststofffaden oder Metalldraht, der von einer Spule abgewickelt wird und Material an eine Extrusionsdüse liefert, die den Fluss ein- und ausschalten kann. Die Düse wird beheizt, um das Material zu schmelzen, und kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch einen numerisch gesteuerten Mechanismus bewegt werden, der direkt durch ein Computer-Aided Manufacturing (CAM)-Softwarepaket gesteuert wird. Das Objekt wird durch Extrudieren von geschmolzenem Material zur Bildung von Schichten hergestellt, da das Material unmittelbar nach der Extrusion aus der Düse aushärtet.
Der FDM-3D-Druck wird auch als Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet. Die Technologie ist genau dieselbe, aber da das FDM als Warenzeichen geschützt ist, kann der Name FFF frei verwendet werden.
Aufgrund der hohen Qualität des FFF-3D-Drucks haben wir die FFF-Technologie auch für unsere 3D-Drucker gewählt.
Der Markt für den 3D-Druck ist sehr wettbewerbsintensiv, und jeder Drucker hat seine eigene 3D-Drucktechnologie und einzigartige Fähigkeiten. Daher ist es wichtig zu wissen, welche Drucktechnologie für die von Ihnen gewünschten Ergebnisse am besten geeignet ist. Wie die meisten 3D-Drucker verwenden auch die Tractus3D-Drucker das FFF-3D-Druckverfahren (auch als FDM-3D-Druck bekannt), was bedeutet, dass alles Schicht für Schicht mit Hilfe von Filamenten gedruckt wird.
Bei der FDM-3D-Drucktechnologie können zwei Arten von Drucksystemen unterschieden werden: Kartesisch und Delta. Der größte Unterschied zwischen diesen beiden Systemen ist die Art der Bewegung. Da jedes System seine eigene Art der Bewegung hat, werden Sie unterschiedliche Ergebnisse erzielen.
Kartesische Drucker verdanken ihren Namen dem von ihnen verwendeten kartesischen Koordinatensystem, das von Rene Descartes erfunden wurde. Sie funktionieren nicht nur auf der Grundlage eines X- und Y-Koordinatensystems, sondern treiben den Druckkopf auch über einen Mechanismus an, der sich sowohl auf der X- als auch auf der Y-Achse linear bewegt.
Kartesische Drucker bewegen sich von links nach rechts, von vorne nach hinten und nach oben und unten. Einfach ausgedrückt, er gelangt von A nach B, indem er jeweils nur eine Achse auf einmal bewegt. Die meisten kartesischen Drucker bestehen aus einem quadratischen, beweglichen Druckbett. Anstatt die Düse in Richtung Druckbett zu bewegen, bewegt sich das Druckbett in einigen Fällen auf die Düse zu.
Kartesische 3D-Drucker sehen ihren Nachteil darin, dass ihre beweglichen Teile recht schwer sind. Aus diesem Grund kann ein kartesischer Drucker nur schwer in einem Augenblick anhalten oder die Richtung ändern. Das ständige Ruckeln der Plattform kann dazu führen, dass sich Drucke lösen und zu ungenauen Drucken führen, insbesondere wenn die Drucke höher werden.
Delta-3D-Drucker verwenden ebenfalls das kartesische Koordinatensystem, verwenden jedoch keine lineare, bewegungsgeführte Bewegung zur Ablage des Fadens. Stattdessen verwenden sie drei Arme, die jeweils aus einem Parallelogramm bestehen. Sie bewegen sich ebenfalls von einem X- oder Y-Punkt zu einem anderen, jedoch durch Änderung der Winkel dieser Parallelogramme. Die Arme eines Delta-3D-Druckers hängen von einer festen Plattform herunter. Die gesamte Mechanik, die die Bewegung der Arme steuert, befindet sich in dieser Plattform. Infolgedessen ist der Druckkopf des Delta-3D-Druckers viel leichter, als wenn er auch Motoren für die Bewegung enthalten müsste. Dieses geringere Gewicht führt zu einer geringeren Trägheit. Durch die Verringerung der Trägheit, insbesondere am Ende einer Bewegung, ist der Produktionskopf in der Lage, schnell zu reagieren und gleichzeitig seine Genauigkeit beizubehalten.
Ein Delta-3D-Drucker verfügt normalerweise über ein kreisförmiges Druckbett, das unbeweglich ist. Aufgrund seines kreisförmigen Druckbetts ist die natürliche Form eines Delta-Druckers ein Kreis. Daher sind rechteckige Objekte im Vergleich zu einem kartesischen 3D-Drucker eher klein. Was einen 3D-Delta-Drucker im Vergleich zu einem kartesischen 3D-Drucker auszeichnet, ist seine Fähigkeit, hohe Objekte zu erstellen. Insbesondere der höchste Punkt des Drucks kann außergewöhnlich genau hergestellt werden. Es ist auch ziemlich einfach, sie aufgrund ihres Designs größer zu machen, insbesondere in der Höhe. Mit einer insgesamt weniger komplizierten Konstruktion und weniger zu verwendenden Teilen reduziert er den Wartungsaufwand und die Kosten. Wenn Sie nicht viel horizontalen Platz haben/brauchen, sondern viele Schichten übereinander (vertikal) bauen wollen, dann sollten Sie auf jeden Fall einen Delta-3D-Drucker nehmen.
Der Nachteil besteht darin, dass ein Delta-3D-Drucker aufgrund der Armkonstruktion des Geräts viel höher sein muss als sein Bauvolumen. Aus diesem Grund benötigen Sie für die Aufstellung Ihres Druckers in der Regel mehr Platz als bei einem kartesischen 3D-Drucker.
Alles, was Sie benötigen, um den 3D-Druck zu starten, ist ein Modell im STL-Dateiformat, dem Industriestandarddateiformat, das von allen 3D-Druckern verwendet wird. Stellen Sie sich STL-Dateien wie die PDF-Dateien des 3D-Drucks vor: Sie enthalten alle Informationen, die zum Drucken eines Modells benötigt werden, sind aber nicht einfach zu bearbeiten.
Wenn Sie über die Zeit, die Fähigkeiten und die richtigen Werkzeuge verfügen, können Sie Ihre eigenen 3D-Objekte mit jeder beliebigen 3D-Software entwerfen. Das Wichtigste ist, dass Sie es als STL-Datei speichern können. Wenn Sie mit 3D-Designwerkzeugen wie AutoCAD, Photoshop CC oder TinkerCAD nicht sehr vertraut sind, können Sie jederzeit 3D-Designs in Online-Repositories wie Thingiverse, MyMiniFactory, Cults oder GrabCAD herunterladen.
Wenn Sie ein 3D-Modell haben, besteht der nächste Schritt im 3D-Druckprozess darin, es so vorzubereiten, dass es in 3D gedruckt werden kann. Dieser Prozess wird als Slicing bezeichnet, was bedeutet, dass ein 3D-Modell in Hunderte oder Tausende horizontaler Schichten unterteilt wird. Dies wird alles automatisch mit einer Slicing-Software durchgeführt, wir empfehlen Simplify3D. Sie laden es in Ihre Slicing-Software hoch, die die 3D-Modelle in Anweisungen umsetzt, die Ihr Drucker versteht. Bessere Anweisungen bedeuten bessere Ausdrucke, so dass ein einfaches Software-Upgrade den Unterschied in der Welt ausmacht.
Es gibt eine große Auswahl an 3D-Druckmaterialien, so dass es schwierig sein kann, sich für den für ein bestimmtes Projekt am besten geeigneten Filament zu entscheiden. Alle 3D-Druckmaterialien haben ihre eigenen charakteristischen Merkmale, Stärken und Schwächen. Darüber hinaus gibt es notwendige Faktoren wie Textur, Haltbarkeit, Widerstandsfähigkeit, Kosten usw., die berücksichtigt werden müssen, um Fehler beim 3D-Druck zu vermeiden.
Die am häufigsten verwendeten Druckmaterialien sind:
Und mit unserer PRO-Serie können Sie Materialien drucken, die für hohe Temperaturen geeignet sind, wie
Das Prototyping ist einer der wichtigsten Teile des Designzyklus (Entwurf, Bau, Test, Verbesserung und Neugestaltung). Auf einem großen industriellen 3D-Drucker gedruckte 3D-Prototypen könnten in 1 bis 5 Tagen und, je nach Größe, sogar über Nacht fertig sein. Bei traditioneller Herstellung würde ein Produkt 8-10 Monate benötigen, beim 3D-Druck könnte der gesamte Zyklus auf 8-10 Wochen verkürzt werden!
Es gibt eine ganze Reihe von Materialien, die Sie für den 3D-Druck verwenden können. Die heute am häufigsten verwendeten Materialien sind Kunststoffe wie PLA und ABS, aber es gibt noch viel mehr Materialien. Hochtemperaturmaterialien für spezifische Anwendungen, wie PEEK und ULTEM, und zum Beispiel Holzfüllmaterial mit einem holzähnlichen Aussehen und Gefühl.
Wir leben in einer schnelllebigen Welt, in der alles schnell benötigt wird, und deshalb kann der 3D-Druck hier wirklich einen Unterschied machen. Einer der großen Vorteile des 3D-Drucks besteht darin, dass Teile und Produkte sehr viel schneller hergestellt werden können als mit herkömmlichen Methoden. Komplexe Designs können als CAD-Modell erstellt und dann in nur wenigen Stunden in die Realität umgesetzt werden. Dadurch werden Designideen so geliefert, dass sie schnell verifiziert und in kurzer Zeit entworfen werden können. Dies ist so vorteilhaft gegenüber traditionellen Methoden, da es Wochen oder Monate dauern kann, vom Designstadium über das Prototypenstadium bis hin zum Produktionsprozess zu gelangen.
Bei traditioneller Herstellung ist es billig, identische Produkte herzustellen und an den Verbraucher zu verkaufen. Der 3D-Druck ermöglicht jedoch eine einfache kundenspezifische Anpassung. Die Einstiegskosten sind gering, und Sie müssen nur das digitale 3D-Modell ändern, um ein kundenspezifisches Teil zu erstellen. Das Ergebnis ist, dass jeder einzelne Artikel an die spezifischen Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden kann, ohne dass sich dies auf die Herstellungskosten oder die Zeit auswirkt.
Die additive Fertigungstechnologie ermöglicht eine schnelle und einfache Herstellung komplexer Formen und Figuren. Viele davon können mit traditionellen Herstellungsmethoden nicht hergestellt werden. Komplexe Konstruktionen lassen sich ebenso einfach in 3D drucken wie die einfacheren Teile.
Die Möglichkeit, so komplexe Konstruktionen ohne zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand zu ändern und zu verbessern, ist einer der größten Vorteile des 3D-Drucks. Aber er ermöglicht es den Designern auch, bei der Entwicklung neuer Produktdesigns noch einen Schritt weiter zu gehen und alles daran zu setzen.
Bei der Entwicklung eines neuen Produkts werden Prototypen auf die alte Art und Weise entwickelt, es werden viele Schritte von der ersten Idee bis zum ersten Prototyp gemacht. Es gibt viele Branchen, die einen langen und langwierigen Produktionsprozess haben, der die Erstellung eines CAD-Modells, den manuellen Bau eines Prototyps (z.B. durch Gießen oder Schnitzen), die Diskussion der Änderungen, die Änderung des Modells und wiederum den manuellen Bau eines neuen Prototyps umfasst. Und Sie folgen dieser Schleife so lange, bis die endgültige Produktion abgeschlossen ist. Insbesondere das manuelle Prototyping ist ein langer, arbeitsintensiver und teurer Teil des Prozesses.
Eine der Stärken des 3D-Druckens liegt jedoch darin, dass die Konstruktion in einem einzigen Schritt ohne Interaktion der Bediener während dieses Prozesses erstellt wird. Es handelt sich um einen einfachen Fall, bei dem der Entwurf fertig gestellt und auf den Drucker hochgeladen wird.
Hier kann der 3D-Druck Risiken beseitigen. Designs können geändert und überprüft werden, indem ein produktionsreifer Prototyp erstellt wird, bevor mit der endgültigen Erstellung begonnen wird. Dies trägt dazu bei, das Vertrauen in das Design zu stärken, bevor Investitionen getätigt werden, um es auf die nächste Produktionsstufe zu bringen.
Innovation ist eines der wichtigsten Dinge, die Unternehmen tun müssen, um der Konkurrenz immer einen Schritt voraus zu sein. Mit traditionellen Herstellungsmethoden ist dies schwierig und sehr zeitaufwendig. Der 3D-Druck hingegen bietet viele Möglichkeiten. Entwickeln und erstellen Sie mehrere Prototypen, die Sie an jedem Teil ändern können. Zeigen Sie das Produkt den Investoren und den Zielgruppen, um wertvolles Feedback zu erhalten. Und mit dem Tractus3D-3D-Drucker können Sie der Konkurrenz noch weiter voraus sein, da Sie die Möglichkeit haben, einen Prototyp in Lebensgröße zu erstellen.
Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks besteht darin, dass Dritte Ihre Innovationen niemals für sich beanspruchen können. Kontinuierliches Prototyping und die Herstellung im eigenen Haus mit einem 3D-Drucker stellen sicher, dass die Entwürfe niemals das Firmengelände verlassen, wodurch Ihr geistiges Eigentum geschützt wird.
Im Allgemeinen sind 3D-Druckteile nicht so stark wie Schüttgut, da sie Schicht für Schicht aufgebaut sind. Mit der richtigen Füllung, gutem Design und Slicing sowie einer guten Nachbearbeitung werden 3D-Druckermodelle jedoch wirklich gut genutzt.
Wenn es um große Produktionsserien geht, kann der 3D-Druck (noch) nicht mit traditionellen Herstellungsverfahren konkurrieren. Der 3D-Druck ist immer noch der Weg, wenn es um eine kleine Anzahl identischer Teile und Prototypen geht, und weniger bei schnellen und großen Stückzahlen. Es gibt jedoch Fälle, in denen der ROI besser ist, wenn die Produktion mit unseren 3D-Druckern erfolgt.
Die meisten 3D-Druckteile sind nicht gebrauchsfertig. Es könnte z.B. eine Unterstützung für den Druck verwendet werden, und Sie können die Ebenen sehen. Um den Druck nutzbar zu machen, sind in der Regel ein oder mehrere Nachbearbeitungsschritte erforderlich, um eine qualitativ hochwertige Oberfläche zu erzielen. Nachbearbeitungsschritte könnten sein: Entfernen des Trägers, Schleifen, Grundierung, Lackieren, Tauchen, Sprühen.
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