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Was ist 3D-Druck? Der vollständige technische Leitfaden

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Render of 3D printed part in plastic

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Erfahren Sie in maximal 30 Minuten alles, was Sie über den 3D-Druck wissen müssen. Unabhängig davon, ob Sie gerade erst anfangen oder ein erfahrener Ingenieur sind, finden Sie in diesem Führer nützliche Tipps und Informationen - aktualisiert für 2018.

Part 1

Die Grundlagen

Was ist 3D-Druck? Wie funktioniert er? Was sind die Hauptvorteile und -einschränkungen sowie die wichtigsten industriellen Anwendungen?

Hier beantworten wir all diese Fragen und untersuchen, wie sich der 3D-Druck mit der traditionellen Fertigung vergleichen lässt, um den aktuellen Stand der Technologie zu verstehen.

Wie funktioniert der 3D-Druck?

Jeder 3D-Drucker baut Teile nach dem gleichen Prinzip auf: Ein digitales Modell wird durch schichtweises Hinzufügen von Material zu einem physischen dreidimensionalen Objekt. Daher kommt der Alternativbegriff Additive Manufacturing, also additive Fertigung.

Der 3D-Druck ist eine grundlegend andere Art der Teileherstellung als die herkömmliche subtraktiver CNC-Bearbeitung oder formgebender Spritzguss Fertigungstechnologien.

Im 3D-Druck sind keine speziellen Werkzeuge erforderlich (z. B. ein Schneidwerkzeug mit einer bestimmten Geometrie oder eine Form). Stattdessen wird das Teil Schicht für Schicht direkt auf der Rohlingplattform hergestellt, was zu einer Reihe von Vorteilen und Einschränkungen führt - mehr dazu weiter unten.

An illustration of the basic Additive Manufacturing process

Der Prozess beginnt immer mit einem digitalen 3D-Modell - der Blaupause des physischen Objekts. Dieses Modell wird von der Druckersoftware in dünne, zweidimensionale Schichten unterteilt und dann in eine Reihe von Anweisungen in Maschinensprache (G-Code) umgewandelt, die der Drucker ausführen soll.

Ab hier variiert die Funktionsweise eines 3D-Druckers je nach Prozess. Beispielsweise schmelzen Desktop-FDM-Drucker Plastikfilamente und scheiden sie durch eine Düse (wie eine hochpräzise computergesteuerte Klebepistole) auf der Druckplattform ab. Große industrielle SLS-Maschinen verwenden einen Laser, um dünne Schichten aus Metall- oder Kunststoffpulvern zu schmelzen (oder zu sintern).

Die verfügbaren Materialien variieren auch prozessbedingt. Kunststoffe sind bei weitem am häufigsten, aber Metalle können auch 3D-gedruckt werden. Die hergestellten Teile können auch eine breite Palette spezifischer physikalischer Eigenschaften aufweisen, die von optisch klaren bis zu gummiartigen Objekten reichen.

Abhängig von der Größe des Teils und dem Druckertyp dauert ein Druck in der Regel etwa 4 bis 18 Stunden. 3D-gedruckte Teile sind jedoch selten gebrauchsfertig. Sie erfordern oft eine Nachbearbeitung, um die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen. Diese Schritte erfordern zusätzliche Zeit und (normalerweise manuellen) Aufwand.

Eine kurze Geschichte des 3D-Drucks

  • Der Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke hat als erster die Grundfunktionen eines 3D-Druckers beschrieben, und zwar schon im Jahr 1964.
  • Der erste reale 3D-Drucker wurde 1987 von Chuck Hull von 3D Systems auf den Markt gebracht und verwendete das „Stereolithographie“-Verfahren (SLA).
  • In den 90er und 00er Jahren kamen andere 3D-Drucktechnologien auf den Markt, darunter FDM von Stratasys und SLS von 3D Systems. Diese Drucker waren teuer und wurden hauptsächlich für das industrielle Prototyping verwendet.
  • 2009 veröffentlichte der ASTM-Ausschuss F42 ein Dokument mit der Standardterminologie für additive Fertigung. Dies etablierte den 3D-Druck als industrielle Fertigungstechnologie.
  • Im selben Jahr liefen die Patente für FDM aus und die ersten kostengünstigen Desktop-3D-Drucker wurden vom RepRap-Projekt entwickelt. Was einmal 200.000 Dollar gekostet hatte, wurde plötzlich für weniger als 2.000 Dollar verfügbar.
  • Laut Wohlers nimmt die Akzeptanz des 3D-Drucks weiter zu: Zwischen 2015 und 2017 wurden weltweit mehr als 1 Million Desktop-3D-Drucker verkauft und der Verkauf von industriellen Metalldrucker hat sich im Jahr 2017 gegenüber dem Vorjahr nahezu verdoppelt.
Early SLS 3D printer

3D-Druck: jenseits des Hypes

The 3D printing hype cycle

Wo steht der 3D-Druck heute? Ist der Hype vorbei? Nun, vielleicht, aber...

Der Hype der vergangenen Jahre basierte auf der Idee einer breiten Akzeptanz bei den Verbrauchern. Dies war (und ist) eine irreführende Interpretation dessen, wo die Technologie tatsächlich Mehrwert bringt.

Der 3D-Druck hat heutzutage in der Welt der Fertigung ganz bestimmte Rollen eingenommen. Die überhöhten Erwartungen der Vorjahre haben einer Produktivitätssteigerung Platz gemacht. Viele Aspekte der Technologie sind mittlerweile Mainstream und werden sowohl von Profis als auch von Hobbyisten übernommen.

Natürlich ist der 3D-Druck eine sich entwickelnde Technologie. Jedes Jahr werden neue 3D-Drucker auf den Markt gebracht, die erhebliche Auswirkungen auf die ganze Branche haben können. HP hat beispielsweise sein erstes 3D-Drucksystem relativ spät (im Jahr 2016) auf den Markt gebracht, es hat sich jedoch als einer der beliebtesten industriellen 3D-Drucker erwiesen, und zwar schon 2017.

Vorteile und Einschränkungen des 3D-Drucks

Es ist wichtig zu verstehen, dass der 3D-Druck eine sich schnell entwickelnde Technologie ist. Er bietet eine Reihe einzigartiger Vorteile, bleibt jedoch in gewisser Weise hinter der traditionellen Fertigung zurück.

Hier fassen wir die wichtigsten Vor- und Nachteile des 3D-Drucks zusammen und berücksichtigen dabei die Vor- und Nachteile aller derzeit verfügbaren 3D-Drucktechnologien. Nutzen Sie die Zusammenfassung, um zu verstehen, wo der 3D-Druck heute steht und wohin er in naher Zukunft führen wird.

Vorteile des 3D-Drucks

Geometrische Komplexität ohne zusätzliche Kosten

Der 3D-Druck ermöglicht die einfache Herstellung komplexer Formen, von denen viele mit keinem anderen Herstellungsverfahren hergestellt werden können.

Die additive Natur der Technologie bedeutet, dass geometrische Komplexität nicht zu einem höheren Preis daherkommt. Teile mit komplexer oder organischer Geometrie, die auf Leistung optimiert sind, kosten im 3D-Druck genauso viel wie einfachere Teile, die für die traditionelle Herstellung entwickelt wurden (und manchmal sind sie sogar billiger, da weniger Material verwendet wird).

DMLS/SLM hip implant
Sehr geringe Anlaufkosten

In der formgebenden Fertigung (denken Sie an Spritzgießen erfordert jedes Teil eine eigene Form. Diese fallspezifischen Werkzeuge haben einen hohen Preis (jeweils von Tausenden bis Hunderttausenden Euro). Um diese Kosten auszugleichen, werden identische Teile zu Tausenden hergestellt.

Da für den 3D-Druck keine Spezialwerkzeuge erforderlich sind, fallen im Wesentlichen keine Anlaufkosten an. Die Kosten für ein 3D-gedrucktes Teil hängen nur von der Menge des verwendeten Materials, der Zeit, welche die Maschine zum Drucken benötigt, und gegebenenfalls von der Nachbearbeitung ab, die erforderlich ist, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erzielen.

cleaning SLS parts
Individuelle Gestaltung von jedem Teil

Haben Sie sich jemals gefragt, warum wir unsere Kleidung in standardisierten Größen kaufen? Aus den eben genannten Gründen ist es bei traditioneller Herstellung einfach billiger, identische Produkte herzustellen und an den Verbraucher zu verkaufen.

Der 3D-Druck ermöglicht jedoch eine einfache individuelle Gestaltung. Da die Anlaufkosten so niedrig sind, muss nur das digitale 3D-Modell geändert werden, um ein individuell gestaltetes Teil zu erstellen. Das Ergebnis? Jeder Artikel kann an die spezifischen Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden, ohne die Herstellungskosten zu erhöhen.

DMLS/SLM dental-crowns
Kostengünstiges Prototyping mit sehr schneller Abwicklung

Eine der Hauptanwendungen des 3D-Drucks ist heute das Prototyping - sowohl für die Form als auch für die Funktion. Dies geschieht zu einem Bruchteil der Kosten anderer Prozesse und mit Geschwindigkeiten, mit denen keine andere Fertigungstechnologie mithalten kann:

Teile, die auf einem Desktop-3D-Drucker gedruckt wurden, sind in der Regel über Nacht fertig und Bestellungen, die an einen professionellen Dienstleister mit großen Industriemaschinen gesendet wurden, sind innerhalb von 2-5 Tagen versandbereit.

Die Geschwindigkeit des Prototyping beschleunigt den Entwurfszyklus erheblich (Entwurf, Test, Verbesserung, Neugestaltung). Produkte, für deren Entwicklung früher mehr als 8 Monate benötigt würden, sind heute schon nach 8 bis 10 Wochen verfügbar.

Große Auswahl an (Spezial-)Materialien

Die heute am häufigsten verwendeten 3D-Druckmaterialien sind Kunststoffe. Der 3D-Druck aus Metall findet jedoch auch in der Industrie immer mehr Anwendung.

Die 3D-Druckpalette enthält auch Spezialmaterialien mit Eigenschaften, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind. 3D-gedruckte Teile können heutzutage eine hohe Wärmebeständigkeit, hohe Festigkeit oder Steifheit aufweisen und sogar biokompatibel sein.

Verbundwerkstoffe sind im 3D-Druck ebenfalls weit verbreitet. Die Materialien können mit Metall-, Keramik-, Holz- oder Kohlenstoffteilchen oder mit Kohlenstofffasern verstärkt sein. Dies führt zu Teilen mit einzigartigen Eigenschaften, die für spezielle Anwendungen geeignet sind.

multi-material brackets

Einschränkungen des 3D-Drucks

Geringere Festigkeit und anisotrope Materialeigenschaften

Im Allgemeinen weisen 3D-Druckteile physikalische Eigenschaften auf, die nicht so gut sind wie die des Rohmaterials: da sie Schicht für Schicht aufgebaut sind, sind sie in einer Richtung um etwa 10% bis 50% schwächer und spröder.

Aus diesem Grund werden 3D-Druckteile aus Kunststoff am häufigsten für unkritische Funktionsanwendungen verwendet. DMLS und SLM können dagegen metallische 3D-Druckteile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erzeugen (oft besser als die des Rohmaterials). Aus diesem Grund haben sie Anwendungen in den anspruchsvollsten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt erobert.

Functional 3D printed parts non critical parts
Weniger wettbewerbsfähig bei höheren Stückzahlen

Der 3D-Druck kann bei großen Auflagen nicht mit herkömmlichen Fertigungsprozessen mithalten. Das Fehlen eines Spezialwerkzeugs oder einer Spezialform führt zu geringen Anlaufkosten, sodass Prototypen und eine geringe Anzahl identischer Teile (bis zu zehn) wirtschaftlich hergestellt werden können. Dies bedeutet aber auch, dass der Stückpreis bei höheren Stückzahlen nur geringfügig sinkt, so dass Skaleneffekte nicht eintreten können.

In den meisten Fällen liegt dieser Wendepunkt je nach Material, 3D-Druckverfahren und Teiledesign bei rund 100 Einheiten. Danach sind andere Technologien wie CNC-Bearbeitung und Spritzgießen kostengünstiger.

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Erfahren Sie mehr über Skaleneffekte →

3D printing larger volumes - metal Binder Jetting
Eingeschränkte Genauigkeit und Toleranzen

Die Genauigkeit von 3D-gedruckten Teilen hängt vom Prozess und der Kalibrierung der Maschine ab. Normalerweise haben Teile, die auf einem Desktop-FDM-3D-Drucker gedruckt werden, die geringste Genauigkeit und werden mit Toleranzen von ± 0,5 mm gedruckt. Das heißt, wenn Sie ein Loch mit einem Durchmesser von 10 mm entwerfen, bewegt sich der wahre Durchmesser nach dem Drucken zwischen 9,5 mm und 10,5 mm.

Andere 3D-Druckverfahren bieten eine höhere Genauigkeit. Industrielle Materialstrahl- und SLA-Drucker können beispielsweise Teile bis zu ± 0,01 mm produzieren. Es ist jedoch wichtig zu berücksichtigen, dass diese Ergebnisse nur nach einer Optimierung für bestimmte Rohlingdetails in einem gut gestalteten Teil erzielt werden können.

3D-gedruckte Metallteile für kritische Anwendungen werden häufig nach dem Drucken mittels CNC-Bearbeitung oder einem anderen Verfahren bearbeitet, um ihre Toleranzen und Oberflächengüte zu verbessern.

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Lesen Sie einen ausführlichen Vergleich der Genauigkeit der verschiedenen 3D-Druckverfahren →

Accuracy of SLS 3D printed parts
Nachbearbeitung und Entfernung von Stützelementen

Gedruckte Teile können nur selten direkt ab dem Druck verwendet werden. Sie erfordern normalerweise einen oder mehrere Nachbearbeitungsschritte.

Beispielsweise ist bei den meisten 3D-Druckprozessen das Entfernen von Stützelementen erforderlich. 3D-Drucker können kein Material auf Luft auftragen, benötigen sie Stützelemente, also Strukturen, die mit dem Teil gedruckt werden, um Material unter einem Überhang hinzuzufügen oder das gedruckte Teil auf der Rohlingplattform zu verankern.

Wenn sie entfernt werden, hinterlassen sie oft Spuren oder Flecken auf der Oberfläche des Teils, mit dem sie in Kontakt gekommen sind. Diese Bereiche benötigen zusätzliche Arbeitsschritte (Schleifen, Glätten, Lackieren), um eine qualitativ hochwertige Oberfläche zu erzielen.

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Weitere Informationen zu den Stützelementen im 3D-Druck →

FDM bracket with soluble support structures

Anwendungen des 3D-Drucks

Hier haben wir einige Beispiele zusammengestellt, um zu zeigen, wie unterschiedliche Nutzer den 3D-Druck verwendeten und warum sie ihn für ihre speziellen Anwendungsfälle ausgewählt haben.

Luft- und …
Automobilb …
Robotik
Software-T …
Gesundheit …
Design
Film
Bildung
Do-it-your …

Luft- und Raumfahrt

Luft- und Raumfahrtingenieure verwenden den 3D-Druck, um Hochleistungsteile herzustellen. Besonders attraktiv ist die Möglichkeit, topologieoptimierte Strukturen mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und mehrere Komponenten zu einem Teil zusammenzufassen .


Optisys LLC ist ein Anbieter von Mikroantennenprodukten für Luftfahrt- und Miltäranwendungen. Man verwendet hier den 3D-Metalldruck, um die Anzahl der diskreten Teile der Tracking-Antennen-Arrays von 100 auf nur 1 zu reduzieren. Mit dieser Vereinfachung gelang es Optisys, die Vorlaufzeit von 11 auf 2 Monate zu verkürzen und gleichzeitig eine Gewichtsreduzierung von 95% zu erzielen.


Lesen Sie den vollständigen Artikel im Handbuch zum 3D-Druck hier: →

3DP 101 - applications - space

Automobilbranche

Die Automobilindustrie hat stark von der schnellen Abwicklung und der einfachen Anpassung des 3D-Drucks profitiert.


Volkswagen verwendete traditionell die CNC-Bearbeitung, um kundenspezifische Vorrichtungen und Einspannungen herzustellen. CNC hat typischerweise längere Produktionszeiten und höhere Kosten. Dieselben Vorrichtungen und Einspannungen können über Nacht in 3D gedruckt und am nächsten Tag am Fließband getestet werden. Die Rückmeldungen der Bediener wurden sofort berücksichtigt, und am nächsten Tag konnte eine neue Einspannung getestet werden, bis das perfekte Werkzeug erstellt war.


Lesen Sie den vollständigen Artikel im Handbuch zum 3D-Druck: →

3DP 101 - applications - automotive

Robotik

In der Robotik und Automatisierung werden sehr oft kundenspezifische Einzelteile benötigt, um neue Robotermechanismen zu entwickeln. Der 3D-Druck hat sich aufgrund seiner Geschwindigkeit, großen Gestaltungsfreiheit und einfachen Anpassung zu einer der wichtigsten Fertigungstechnologien dieser Branche entwickelt. Die große Auswahl an Materialoptionen mit einzigartigen Eigenschaften ermöglicht auch die Erstellung von einzigartigen Strukturen, wie z. B. „weiche“ Roboter.


Ein Team von Ingenieursstudenten der Universität Antwerpen baute einen humanoiden Roboterarm, der Sprache in Gebärdensprache übersetzen kann, und sie verwendeten fast ausschließlich 3D-Druck, um alle maßgeschneiderten Bauteile ihres Roboters herzustellen.


Lesen Sie die ganze Geschichte hier: →

3D printed robotic hand

Industrielle Werkzeuge

Die Entwicklung neuer 3D-Druckmaterialien mit hoher Wärmebeständigkeit und Steifheit in Kombination mit der Fähigkeit, kundenspezifische Teile schnell und kostengünstig herzustellen, führte dazu, dass der 3D-Druck vielfältige Anwendungen rund um industrielle Werkzeuge fand.


Beispielsweise werden heute im 3D-Druck Low-Run-Spritzgussformen hergestellt. Diese Formen werden verwendet, um einige hundert Teile zu produzieren (im Vergleich zu normalerweise mehr als 10.000 bei Metallformen), kosten jedoch nur einen Bruchteil der Kosten einer „traditionellen“ Form und können über Nacht hergestellt werden. Dies macht sie ideal für kleine Stückzahlen, kostengünstige Produktion oder kleine Testläufe vor der Serienfertigung.


Lesen Sie die ganze Geschichte hier: →

A 3D printed mold for low-run injection molding

Gesundheitswesen

Wussten Sie, dass Hörgeräte heute in den USA fast ausschließlich im 3D-Druck hergestellt werden? Haben Sie noch nichts von „3D-gedruckten Hörgeräten“ gehört? In der Tat verschwanden die Unternehmen, die diese Technologie nicht übernommen hatten, sehr schnell vom Markt, da sie nicht mit der Konkurrenz mithalten konnten.


Der Bereich Gesundheitswesen und Prothetik hat von der Einführung des 3D-Drucks stark profitiert. Benutzerdefinierte Formen wie Hörgeräte müssen nicht mehr in Handarbeit hergestellt werden. Mit dem 3D-Druck können sie schnell aus einer digitalen Datei erstellt werden (z. B. durch einen 3D-Scan des Körpers des Patienten). Dies bringt wesentlich geringere Kosten und geringere Produktionszeiten mit sich.


[Lesen Sie den vollständigen Bericht hier: →](https://www.3dhubs.com/knowledge-base/medical-3d-printing-applications („Medizinische Anwendungen des 3D-Drucks“)

3D printed hearing aids

Produktdesign

Mit Hilfe des 3D-Drucks können Produktdesigner ihre Produkte ganz einfach und ohne zusätzliche Kosten maßschneidern. Sie können auch hochwertige Funktionsprototypen für ein neues Produktkonzept erstellen. Dies beschleunigt den Designzyklus und beweist, dass die Produktidee funktioniert, bevor eine größere Investition getätigt wird.


Zum Beispiel entwarf und erstellte Paul Kohlhaussen einen funktionalen Prototyp seiner ultimativen Kamera. Er kombinierte Kamerateile verschiedener Modelle und fügte sie zu einem 3D-gedruckten Gehäuse zusammen. Anschließend brachte er seine Idee zu Kickstarter und bekam erfolgreich die Finanzierung für sein Projekt.


Lesen Sie die ganze Geschichte hier →

A functional 3D printed prototype of a camera

Entertainment

Der 3D-Druck ist heute eines der beliebtesten Werkzeuge von Filmemachern, da er glaubwürdige Requisiten erstellen kann. Die hohe Designflexibilität des 3D-Drucks hilft Unterhaltungsprofis dabei, Objekte ihrer Fantasie zum Leben zu erwecken. Dies kann jetzt schnell und zu viel geringeren Kosten als in der Vergangenheit gemacht werden.


Ein Beispiel stammt von Vitaly Bulgarov, einem Konzeptdesigner, dessen Lebenslauf die Zusammenarbeit mit Filmstudios FD wie Paramount und Dreamworks umfasst. Er verwendete den 3D-Druck, um seine Computerskizzen schnell in brauchbare physische Objekte für einen Film zu verwandeln, an dem er arbeitete.


Lesen Sie die ganze Geschichte hier: →

3D printed movie prop

Bildung

Die 3D-Drucktechnologie hat in Bildungseinrichtungen großes Potenzial. Mit dem 3D-Druck können die Kursthemen durch skalierte Nachbildungen zum Leben erweckt werden. Dadurch erhalten die Schüler praktische (und sehr wertvolle) Erfahrungen aus der Praxis.


Studenten der Luft- und Raumfahrttechnik der Universität Glasgow haben zusammen mit Rolls Royce ein funktionales 3D-gedrucktes Triebwerksmodell erstellt. Das Modell gibt den Schülern sofortiges Feedback zu Änderungen, die sie während des Betriebs vornehmen, und hilft ihnen dabei, sehr wertvolle praktische Erfahrungen zu sammeln.


Lesen Sie die ganze Geschichte hier: →

A functional 3D printed jet engine model used in education

Maker

Für Maker, die ständig nach neuen Ideen suchen, ist der 3D-Druck das perfekte Werkzeug. Einer der Hauptvorteile ist die Möglichkeit, unbegrenzt Ersatzteile und neue Designs zu produzieren, ohne dass man dabei auf externe Anbieter angewiesen ist. Sie können ihre Entwürfe entwickeln und anpassen, um neue und bessere Konzepte zu erstellen.


Jack Davies zum Beispiel studiert Produktdesign an der Nottingham Trent University. Er kreierte sein eigenes elektrisches Skateboard aus 3D-gedruckten Teilen. Sein „boosted Board“ hat Fähigkeiten, die mit einem handelsüblichen Elektro-Skateboard vergleichbar sind, allerdings für nur etwa ein Drittel des Preises.


Lesen Sie die ganze Geschichte hier: →

The parts of a 3D printed e-board

3D-Druck vs. traditionelle Fertigung

Der 3D-Druck ist eine außergewöhnliche Technologie für die Herstellung von kundenspezifischen Teilen und Prototypen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften eignet er sich jedoch am besten nur für bestimmte Anwendungen.

Wenn Sie zwischen einer additiven (3D-Druck), subtraktiven (CNC-Bearbeitung) oder formgebenden (Spritzguss) Fertigungstechnologie wählen, gibt es einige einfache Richtlinien, die Ihre Entscheidung leiten können.

Als Faustregel gilt:

„3D-Druck ist die beste Option, wenn einzelne (oder nur einige) Teile in kurzer Zeit und zu geringen Kosten benötigt werden oder wenn die Teilegeometrie mit keiner anderen Fertigungstechnologie hergestellt werden kann.“

Die Auswahl einer subtraktiven Technologie (CNC-Bearbeitung) ist in den folgenden Szenarien sinnvoller:

  • Mittlere Stückzahlen: Bei der Herstellung von Teilen in der 100er-Größenordnung ist die CNC-Bearbeitung in der Regel wirtschaftlicher. Dies liegt daran, dass die Skaleneffekte allmählich zunehmen.
  • Relativ einfache Geometrien: Insbesondere bei Metallteilen ist die CNC-Bearbeitung die beste Option, wenn die Konstruktion auf einfache Weise durch einen subtraktiven Prozess hergestellt werden kann.
  • Hohe Materialanforderungen: Wenn hervorragende Materialeigenschaften wichtig sind, ist die CNC-Bearbeitung eine bessere Option, da 3D-Druckteile in der Regel eine geringere Festigkeit aufweisen.
  • Hohe Maßgenauigkeit: Für Funktionsteile mit engen Toleranzen ist die CNC-Bearbeitung die beste Option. Für komplexe Geometrien ist auch ein Hybridansatz (zuerst drucken, danach CNC-Bearbeitung) eine praktikable Option.

Für eine größere Produktion (> 1000 Teile) sind Formgebungstechnologien (wie das Spritzgießen) kostengünstiger und in der Regel am wirtschaftlichsten.

Verwenden Sie die nachstehende Grafik, um einen schnellen Überblick über die Stückkosten zu erhalten. In dieser Vereinfachung wurde angenommen, dass alle Technologien die Teilegeometrie erzeugen können. Wenn dies nicht der Fall ist, ist der 3D-Druck im Allgemeinen die bevorzugte Fertigungslösung.

3DP 101- Cost-vs-quantity

Als Zusammenfassung gilt:

„Der 3D-Druck bietet eine große geometrische Flexibilität und kann kundenspezifische Teile und Prototypen schnell und kostengünstig herstellen. Wenn jedoch große Stückzahlen, enge Toleranzen oder anspruchsvolle Materialeigenschaften erforderlich sind, sind herkömmliche Fertigungstechnologien häufig die bessere Option.“

Lesen Sie einen ausführlichen Artikel mit praktischen Beispielen →

Part 2

3D-Druckverfahren

Nachdem Sie diesen Abschnitt gelesen haben, haben Sie einen vollständigen Überblick über die heutige 3D-Drucklandschaft.

Informieren Sie sich schnell über die gängigsten Prozesse und Materialien sowie über umsetzbare Entscheidungshilfen, mit denen Sie das für Ihre Anwendung optimale 3D-Druckverfahren auswählen können.

Die verschiedenen Arten des 3D-Drucks

Die Norm ISO/ASTM 52900 ordnet alle verschiedenen Arten des 3D-Drucks einer dieser sieben Gruppen zu:

  • Materialextrusion (FDM): Material wird selektiv durch eine Düse oder Öffnung abgegeben
  • Tankpolymerisation (SLA und DLP): Der Flüssiges Photopolymer wird in einer Wanne durch UV-Licht selektiv ausgehärtet
  • Pulverbettfusion (SLS, DMLS und SLM): Eine starke Energiequelle verschmilzt selektiv Pulverteilchen
  • Material Jetting (MJ): Der Materialtröpfchen werden selektiv abgeschieden und gehärtet
  • Binder Jetting (BJ): Flüssiges Bindemittel bindet selektiv Bereiche eines Pulverbetts
  • Abscheidung mit direkter Energie (LENS, LBMD): Eine starke Energiequelle schmilzt das Material, während es aufgetragen wird
  • Folienlaminierung (LOM, UAM): Materialbahnen werden Schicht für Schicht verklebt und geformt
Additive Manufacturing Technologies poster

Eine Infografik mit allen derzeit verfügbaren 3D-Drucktechnologien ist hier zum Herunterladen verfügbar. Es zeigt die sieben 3D-Druckkategorien, die Hauptmaterialien, mit denen jede Gruppe drucken kann, und die beliebtesten Druckerhersteller.

In den nächsten Abschnitten erhalten Sie eine Einführung in die grundlegenden Funktionsprinzipien und Vor- und Nachteile der sechs wichtigsten heutigen 3D-Druckverfahren.

Nachdem Sie dieses Kapitel gelesen haben, können Sie fundierte Entscheidungen treffen, welche 3D-Drucktechnologie für Ihre spezielle Anwendung am besten geeignet ist.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Beim FDM wird eine Filamentspule in den Drucker geladen und dann dem Extrusionskopf zugeführt, der mit einer beheizten Düse ausgestattet ist. Sobald die Düse die gewünschte Temperatur erreicht hat, treibt ein Motor das Filament hindurch und schmilzt es.

Der Drucker bewegt den Extrusionskopf und legt geschmolzenes Material genau dort ab, wo es dann abkühlt und erstarrt (wie bei einer sehr präzisen Heißklebepistole). Wenn eine Ebene fertig ist, bewegt sich die Rohlingplattform nach unten und der Vorgang wird wiederholt, bis das Teil fertig ist.

Nach dem Drucken ist das Teil normalerweise einsatzbereit, erfordert jedoch möglicherweise auch eine Nachbearbeitung, z. B. das Entfernen der Stützstrukturen oder das Glätten der Oberfläche.

Schematic of a typical FDM 3D printer

FDM ist die kostengünstigste Möglichkeit, kundenspezifische thermoplastische Teile und Prototypen herzustellen. Aufgrund der hohen Verfügbarkeit der Technologie hat sie auch die kürzesten Vorlaufzeiten – bis hin zur Lieferung am nächsten Tag. Für FDM steht eine breite Palette von thermoplastischen Materialien zur Verfügung, die sowohl für die Prototypenerstellung als auch für einige funktionale Anwendungen geeignet sind.

FDM weist im Vergleich zu den anderen 3D-Drucktechnologien die niedrigste Maßhaltigkeit und Auflösung auf. Da FDM-Teile wahrscheinlich eine sichtbare Schichtbänderung aufweisen werden, ist für eine glatte Oberfläche häufig eine Nachbearbeitung erforderlich. Zusätzlich macht der Schichtanhaftungsmechanismus FDM-Teile inhärent anisotrop. Dies bedeutet, dass sie in einer Richtung schwächer und im Allgemeinen für kritische Anwendungen ungeeignet sind.

Weitere Informationen zum FDM-3D-Druck: →

Kostengünstiges Prototyping
Schnelle Bearbeitung (weniger als 24 Stunden)
Funktionale Anwendungen (unkritische Belastung)
Begrenzte Maßhaltigkeit
Sichtbare Schichtlinien (können nachbearbeitet werden)
Anisotrope mechanische Eigenschaften

Stereolithographie und Digitale Lichtverarbeitung (SLA und DLP)

SLA und DLP sind ähnliche Prozesse, bei denen beide eine UV-Lichtquelle verwenden, um flüssiges Harz Schicht für Schicht in einem Bottich zu härten (zu verfestigen). SLA nutzt einen Einpunktlaser zum Aushärten des Harzes, während DLP einen digitalen Lichtprojektor verwendet, um ein einzelnes Bild jeder Schicht gleichzeitig sozusagen zu blitzen.

Nach dem Drucken muss das Teil vom Harz gereinigt und einer UV-Quelle ausgesetzt werden, um seine Festigkeit zu verbessern. Als Nächstes werden die Stützstrukturen entfernt und, falls eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit erforderlich ist, wird eine zusätzliche Nachbearbeitung ausgeführt.

Schematic of a typical SLA 3D printer

Mit SLA/DLP können Teile mit sehr hoher Maßgenauigkeit, komplexen Details und einer sehr glatten Oberfläche hergestellt werden, die sich ideal für visuelle Prototypen eignen. Eine große Auswahl an Spezialmaterialien wie klare, flexible, gießbare und biokompatible Harze oder Materialien, die für bestimmte industrielle Anwendungen maßgeschneidert sind, sind ebenfalls erhältlich.

Im Allgemeinen sind SLA/DLP-Teile spröder als FDM-Teile, sodass sie nicht für funktionale Prototypen geeignet sind. SLA-Teile dürfen auch nicht im Freien verwendet werden, da sich ihre mechanischen Eigenschaften und Farbe verschlechtern, wenn sie der UV-Strahlung der Sonne ausgesetzt werden. Bei SLA/DLP sind immer Stützstrukturen erforderlich, die kleine Fehler in den Oberflächen hinterlassen können, mit denen sie in Kontakt kommen, und die eine zusätzliche Nachbearbeitung zum Entfernen erfordern.

Weitere Informationen zum SLA-/DLP-3D-Druck →

Hohe Genauigkeit und komplizierte Details
Glatte Oberfläche ideal für visuelle Prototypen
Große Auswahl an Spezialwerkstoffen
Erzeugt relativ spröde Teile
Verschlechterung unter Einwirkung von Sonnenlicht
Entfernen von Stützmarken erforderlich

Selektives Lasersintern (SLS)

Der SLS-Prozess beginnt mit dem Aufheizen eines Behälters mit Polymerpulver auf eine Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials. Ein Auftragsschieber oder eine Auftragswalze trägt dann eine sehr dünne Pulverschicht - typischerweise 0,1 mm dick - auf die Rohlingplattform auf.

Ein CO2-Laser fährt die Oberfläche des Pulverbetts ab und sintert die Partikel selektiv und bindet sie zusammen. Wenn der gesamte Querschnitt bestrahlt wurde, bewegt sich die Rohlingplattform um eine Ebene nach unten, und der Vorgang wird wiederholt. Das Ergebnis ist ein Behälter, der mit Teilen gefüllt ist, die von ungesintertem Pulver umgeben sind.

Nach dem Drucken muss der Behälter abkühlen, bevor die Teile vom ungesinterten Pulver befreit und gereinigt werden. Manche Nachbearbeitung kann danach das Erscheinungsbild verbessern, z. B. durch Polieren oder Färben.

Schematic of a typical SLS 3D printer

SLS-Teile haben sehr gute, nahezu isotrope mechanische Eigenschaften und eignen sich daher ideal für Funktionsteile und Prototypen. Da keine Stützstrukturen erforderlich sind (das ungesinterte Pulver wirkt als Träger), können Konstruktionen mit sehr komplexen Geometrien leicht hergestellt werden. SLS eignet sich auch hervorragend für die Produktion kleiner bis mittlerer Serien (bis zu 100 Teile), da der Behälter im gesamten Volumen gefüllt und mehrere Teile in einem einzigen Produktionslauf gedruckt werden können.

SLS-Drucker sind in der Regel High-End-Industriesysteme. Dies schränkt die Verfügbarkeit der Technologie ein und erhöht deren Kosten und Durchlaufzeiten (beispielsweise im Vergleich zu FDM oder SLA). SLS-Teile haben eine natürlich körnige Oberfläche und eine gewisse innere Porosität. Wenn eine glatte Oberfläche oder Wasserdichtigkeit erforderlich ist, sind zusätzliche Nachbearbeitungsschritte erforderlich. Beachten Sie, dass große ebene Flächen und kleine Löcher besondere Aufmerksamkeit erfordern, da sie anfällig für thermische Verwerfungen und Übersinterungen sind.

Weitere Informationen zum SLS-Prozess →

Ideal für Funktionsprototypen
Komplexe Geometrien - keine Unterstützung erforderlich
Produktionsmöglichkeiten für Kleinserien
Höhere Kosten als FDM oder SLA
Körnige Oberfläche & innere Porosität
3DP 101 - MJF nylon part

Material Jetting (PolyJet)

Das Material Jetting funktioniert ähnlich wie beim normalen Tintenstrahldruck. Anstatt jedoch eine einzelne Schicht Tinte auf ein Stück Papier zu drucken, werden mehrere Materialschichten aufeinander aufgebracht, um ein festes Teil zu erzeugen.

Mehrere Druckköpfe spritzen Hunderte winziger Fotopolymer-Tröpfchen auf die Bauplattform, die dann von der UV-Lichtquelle verfestigt (ausgehärtet) werden. Nach Abschluss einer Schicht wird die Rohlingplattform um eine Schicht nach unten verschoben und der Vorgang wiederholt.

Beim Material Jetting werden immer Stützstrukturen benötigt. Als Träger wird ein wasserlösliches Material verwendet, das sich bei der Nachbearbeitung leicht auflösen lässt und das gleichzeitig mit dem Strukturmaterial aufgedruckt wird.

Schematic of a typical Material Jetting 3D printer

Das Material Jetting ist die präziseste 3D-Drucktechnologie (wobei SLA/DLP an zweiter Stelle steht). Es ist eines der wenigen 3D-Druckverfahren, das Mehrfachmaterial- und Vollfarbdruckfunktionen bietet. Per Material Jetting hergestellte Teile haben eine sehr glatte Oberfläche - vergleichbar mit dem Spritzguss - und eine sehr hohe Maßgenauigkeit. Dies macht sie ideal für realistische Prototypen und Teile, die ein hervorragendes optisches Erscheinungsbild benötigen.

Material Jetting ist eines der teuersten 3D-Druckverfahren, und diese hohen Kosten können es für einige Anwendungen finanziell unrentabel machen. Darüber hinaus sind Teile, die mit Material Jetting hergestellt wurden, nicht für funktionale Anwendungen geeignet. Wie bei SLA/DLP handelt es sich bei den bei diesem Verfahren verwendeten Materialien um Duroplaste, sodass die hergestellten Teile in der Regel spröde sind. Sie sind auch lichtempfindlich und ihre Eigenschaften verschlechtern sich mit der Zeit, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt werden.

Weitere Informationen zum Material Jetting →

Hohe Genauigkeit & sehr feine Details
Spritzgussähnliche Oberfläche
Multi-Material- und Vollfarbfähigkeiten
das teuerste 3D-Kunststoff-Druckverfahren
Mechanische Eigenschaften verschlechtern sich mit der Zeit
Erzeugt relativ spröde Teile

Direktes Metall-Lasersintern und selektives Laserschmelzen (DMLS und SLM)

Durch direktes Metalllasersintern (DMLS) und selektives Laserschmelzen (SLM) werden Teile ähnlich wie bei SLS hergestellt: Eine Laserquelle bindet Pulverpartikel selektiv Schicht für Schicht zusammen. Der Hauptunterschied besteht natürlich darin, dass DMLS und SLM Teile aus Metall herstellen.

Der Unterschied zwischen den DMLS- und SLM-Prozessen ist subtil: SLM erreicht eine vollständige Schmelze aller Pulverteilchen, während DMLS die Metallteilchen dagegen nur an einen Punkt so stark erhitzt, dass sie auf molekularer Ebene miteinander verschmelzen.

Bei DMLS und SLM werden immer Stützstrukturen benötigt, um die durch die hohen Temperaturen, die zum Schmelzen der Metallpartikel erforderlich sind, verursachten Verbiegungen zu minimieren. Nach dem Drucken müssen die Metallstützen entweder manuell oder durch CNC-Bearbeitung entfernt werden. Die Bearbeitung kann auch verwendet werden, um die Genauigkeit kritischer Merkmale (z. B. Löcher) zu verbessern. Schließlich werden die Teile thermisch behandelt, um eventuelle Restspannungen zu beseitigen.

Schematic of a typical DMLS/SLM 3D printer

DMLS/SLM ist ideal für die Herstellung von Metallteilen mit komplexen Geometrien, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht hergestellt werden können. DMLS/SLM-Teile können (und sollten) topologisch optimiert werden, um die Leistung zu maximieren und gleichzeitig das Gewicht und die Menge des verwendeten Materials zu minimieren. DML/SLM-Teile weisen hervorragende physikalische Eigenschaften auf und übertreffen häufig die Festigkeit des Rohmetalls. Viele Metalllegierungen, die mit anderen Technologien schwer zu verarbeiten sind, wie z. B. Metall-Superlegierungen, sind mit DMLS/SLM machbar.

Die mit dem DMLS-/SLM-3D-Druck verbundenen Kosten sind hoch: Mit diesem Verfahren hergestellte Teile kosten in der Regel zwischen 5.000 und 25.000 USD. Aus diesem Grund sollte DMLS/SLM nur zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die mit keinem anderen Verfahren hergestellt werden können. Darüber hinaus ist die Baugröße moderner Metall-3D-Drucksysteme begrenzt, da die erforderlichen genauen Herstellungsbedingungen bei größeren Rohlingvolumina nur schwer einzuhalten sind.

Weitere Informationen zum DMLS/SLM-Prozess finden Sie hier: →

Hochkomplexe, topologieoptimierte Metallteile
Teile mit hervorragenden Materialeigenschaften
Ideal für High-End-Engineering-Anwendungen
Sehr hohe Herstellungskosten
Specialized CAD software knowledge required
Limitiertes Bauvolumen

3D Drucktechnologien für Metalle im Vergleich

Der 3D-Metalldruck ist auf dem Vormarsch. Deshalb haben wir einen umfassenden Leitfaden geschrieben, der Ihnen hilft, einen vollständigen Überblick über die heutige 3D-Drucklandschaft für Metall zu erhalten.


Lesen Sie den vollständigen Führer zum Metall-3D-Druck hier: →

Binder Jetting

Binder Jetting ist eine flexible Technologie mit vielfältigen Anwendungen, die vom kostengünstigen 3D-Metalldruck über das Prototyping in Vollfarbe bis hin zur Herstellung großer Sandgussformen reicht.

Beim Binder Jetting wird zunächst eine dünne Schicht Pulverpartikel (Metall, Acryl oder Sandstein) auf der Bauplattform abgeschieden. Dann werden durch einen Tintenstrahldruckkopf Klebstofftröpfchen ausgestoßen, um die Pulverteilchen selektiv zusammenzubinden und ein Teil Schicht für Schicht aufzubauen.

Nachdem der Druck abgeschlossen ist, wird das Teil vom überschüssigen Pulver befreit und gereinigt. In diesem Stadium ist es sehr spröde und eine zusätzliche Nachbearbeitung ist erforderlich. Bei Metallteilen handelt es sich um thermisches Sintern (ähnlich wie beim Metallspritzgießen) oder Durchdringung mit einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt (z. B. Bronze), während Vollfarbteile mit Cyanoacrylatkleber durchdrungen werden.

Schematic of a typical Binder Jetting 3D printer

Binder Jetting kann Metallteile und vollfarbige Prototypen zu einem Bruchteil der Kosten von DMLS / SLM bzw. Materialauftrag herstellen. Auch sehr große Sandsteinteile können per Binder Jetting hergestellt werden, da der Prozess nicht durch thermische Effekte (z. B. Verziehen) eingeschränkt ist. Da während des Druckens keine Stützstrukturen benötigt werden, können Binder Jetting-Metallteile sehr komplexe Geometrien aufweisen, und wie bei SLS ist eine Produktion in kleinen bis mittleren Stückzahlen möglich, indem das gesamte Rohlingsvolumen aufgefüllt wird.

Metall-Binder-Jetting-Teile haben aufgrund ihrer Porosität schlechtere mechanische Eigenschaften als das Rohmaterial. Aufgrund der besonderen Nachbearbeitungsanforderungen des Binder Jettings gelten besondere konstruktive Einschränkungen. Zum Beispiel können sehr kleine Details nicht gedruckt werden, da die Teile des Druckers sehr spröde sind und brechen können. Metallteile können sich auch beim Sintern oder Durchdringen verformen, wenn sie nicht richtig abgestützt werden.

Weitere Informationen zum Binder-Jetting-Prozess →

Kostengünstige Serienfertigung von Metallteilen
Vollfarbiges Prototyping in Acryl oder Sand
Schlechtere Materialeigenschaften als DMLS/SLM
Designeinschränkung durch Nachbearbeitung
Kleine Details sind möglicherweise nicht druckbar.

So wählen Sie das richtige 3D-Druckverfahren aus

Die Auswahl des optimalen 3D-Druckverfahrens für eine bestimmte Anwendung kann schwierig sein. Oft gibt es mehr als ein geeignetes Verfahren, und jedes bietet verschiedene Vorteile, wie eine größere Maßgenauigkeit, überlegene Materialeigenschaften oder eine bessere Oberflächengüte.

Aus diesem Grund haben wir Entscheidungshilfen und allgemeine Richtlinien vorbereitet, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen 3D-Druckverfahrens helfen sollen.

Im Allgemeinen gibt es drei wichtige Dinge, die Sie immer berücksichtigen müssen:

  • Die erforderlichen Materialeigenschaften: Festigkeit, Härte, Schlagzähigkeit usw.
  • Die funktionalen und optischen Designanforderungen: glatte Oberfläche, Festigkeit, Wärmebeständigkeit usw.
  • Die Funktionen des 3D-Druckprozesses: Genauigkeit, verfügbares Druckvolumen, Schichthöhe usw.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen sollte es einfach sein, die beste Lösung für Ihre Anwendung zu finden. Wir haben eine ausführliche Anleitung vorbereitet, um Ihnen bei den technischen Details Hilfestellung zu geben.

Lesen Sie die vollständige Auswahlhilfe →

How to select a 3D printing process

Part 3

3D-Druckmaterialien

3D-Druckmaterialien sind eng mit jeweils bestimmten 3D-Druckprozessen verbunden. In diesem Abschnitt erfahren Sie mehr über die gängigsten Materialien, die heute im 3D-Druck verwendet werden, und ihre wichtigsten Anwendungen.

3D-Druckmaterialien

Jeder 3D-Druckprozess ist mit unterschiedlichen Materialien kompatibel. Kunststoffe (sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste) sind mit Abstand am häufigsten, gefolgt von Metallen. Es können auch einige Verbundwerkstoffe und Keramiken in 3D gedruckt werden.

3D printing materials

In den folgenden Tabellen sind die im 3D-Druck am häufigsten verwendeten Kunststoffe und Metalle zusammengefasst. Wenn Sie nach einem 3D-Druckmaterial mit bestimmten Eigenschaften suchen, finden Sie wahrscheinlich unseren Materialindex nützlich.

Kunststoffe

3D-Druck-Kunststoffe sind leichte Materialien mit einer Vielzahl von physikalischen Eigenschaften, die sowohl für Prototyping-Zwecke als auch für einige funktionale Anwendungen geeignet sind.

Kunststoffe sind entweder Thermoplaste (für FDM oder SLS), die im Allgemeinen besser für funktionelle Anwendungen geeignet sind, oder Duroplaste (für SLA / DLP oder Material Jetting), die im Allgemeinen besser für Anwendungen geeignet sind, die ein gutes optisches Erscheinungsbild erfordern.

Möchten Sie mehr über den 3D-Druck von Kunststoffen erfahren? Wir haben umfangreiche Führer für Sie vorbereitet.

Vergleichen Sie die beliebtesten FDM-Materialien →

Vergleichen Sie die beliebtesten SLA-Materialien →

Metalle

Der 3D-Druck für Metalle wird hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Festigkeit, eine hohe Härte oder eine hohe Wärmebeständigkeit erfordern. Beim 3D-Druck mit Metall ist die Topologieoptimierung entscheidend, um die Teileleistung zu maximieren und die hohen Kosten der Technologie zu mindern.

DMLS / SLM sind mit den meisten Metallen kompatibel und können Teile für anspruchsvolle technische Anwendungen herstellen. Für weniger anspruchsvolle Anwendungsfälle gewinnt der Düsenauftrag von Binder aufgrund seiner geringeren Kosten an Beliebtheit, da Edelstahl bei weitem das am häufigsten verwendete Material ist.

Im Jahr 2018 wurden extrusionsbasierte Metall-3D-Drucksysteme (ähnlich wie FDM) auf den Markt gebracht, die die Kosten des Metall-3D-Drucks für Prototyping-Zwecke senken sollen.

Part 4

Design für den 3D-Druck

In diesem Abschnitt erhalten Sie Tipps zur korrekten Vorbereitung Ihrer digitalen Dateien für den 3D-Druck. Wir werden uns eingehender mit den besten Entwurfspraktiken befassen und Ihnen Empfehlungen für die zu verwendende Software geben.

Wenn 3D-Modellierung schwierig für Sie klingt (oder wenn Sie nur wenig Zeit haben), stellen wir Ihnen eine Liste der besten Online-Modell-Ablagen zur Verfügung, die Sie bei der Suche nach vorhandenen Konstruktionen unterstützen.

So erhalten Sie ein druckfähiges Modell

Zum Starten des 3D-Drucks benötigen Sie lediglich ein Modell im STL-Dateiformat. Abhängig von Ihren Designfähigkeiten und der Zeit, die Sie investieren möchten, können Sie es entweder selbst entwerfen oder aus einem Online-Repository herunterladen.

In den nächsten Abschnitten werden wir beide Optionen behandeln.

Das STL-Dateiformat

STL ist das branchenübliche Dateiformat, das von allen 3D-Druckern verwendet wird. Es nutzt Dreiecke, um die Außen- und Innenflächen eines 3D-Objekts darzustellen.


Stellen Sie sich STL-Dateien als PDF-Dateien für den 3D-Druck vor: Sie enthalten alle Informationen, die zum Drucken eines Modells erforderlich sind, sind jedoch nicht einfach zu bearbeiten.


Weitere Informationen zum STL-Dateiformat finden Sie hier: →

The STL file format

Design für den 3D-Druck

Wenn Sie bereits mit 3D-Design vertraut sind (oder sich die Hände damit schmutzig machen möchten), können Sie ganz einfach selbst ein 3D-Modell erstellen. Verwenden Sie einfach Ihre bevorzugte CAD-Software und speichern Sie Ihre Modelle einfach im STL-Dateiformat (alle modernen CAD-Softwarepakete beherrschen dies).

Design rules for 3D printing poster

Vergessen Sie nicht, dass trotz der großen Gestaltungsfreiheit, die der 3D-Druck bietet, noch einige Einschränkungen gelten: Auf einer digitalen Leinwand kann alles in 3D „gezeichnet“ werden, aber nicht alles kann auch in 3D gedruckt werden.

Um Ihnen das Leben zu erleichtern, haben wir ein Poster erstellt, das die wichtigsten Gestaltungsregeln für jeden 3D-Druckvorgang zusammenfasst. Sie können es ausdrucken und an die Wand hängen, damit Sie es beim Entwerfen immer im Blick haben.

Wenn Sie tiefer eintauchen möchten, haben wir mehrere Leitfäden vorbereitet, in denen die wichtigsten Designaspekte für den 3D-Druck beschrieben werden; sie sind voller umsetzbarer Tipps und Ratschläge.

Hier sind die drei wichtigsten Punkte, auf die Sie achten sollten:

  • Überhänge und Abstützung: 3D-Drucker können kein Material auf Luft ablegen. Wände mit einem Winkel von mehr als 45 ° müssen abgestützt werden, was sich auf die Oberflächenqualität auswirkt.
  • Detaillierungsgrad: Das kleinste Detail, das ein Drucker erstellen kann, hängt von der Größe des verwendeten Auftragorgans (Düse oder Laser) ab.
  • Lagenhöhe: Die Lagenhöhe beeinflusst die vertikale Auflösung eines Teils. Ihre Auswirkungen sind in Bereichen mit größerer Krümmung sichtbar (dien Lagen erscheinen als Treppenstufen).

Was ist die beste Software für den 3D-Druck?

Verschiedene Softwarepakete können Sie in den verschiedenen Phasen des Konstruktionsprozesses unterstützen: vom CAD-Entwurf über die STL-Reparatur bis hin zur Vorbereitung. In diesem Abschnitt listen wir die beste Software für den 3D-Druck auf, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.

Hier ist die Liste mit der CAD-Konstruktionssoftware, die wir für die Verwendung zum Entwurf von Teilen für den 3D-Druck empfehlen:

Wenn Sie nach den besten Tools suchen, mit denen Sie Ihre STL-Dateien ändern oder reparieren können, bevor Sie sie zum Drucken senden, finden Sie hier eine Liste der besten derzeit verfügbaren Software:

Das Konvertieren einer STL-Datei in Maschinensprache (G-Code) wird als Slicing bezeichnet. Hier sind einige der besten und beliebtesten Slicing-Programme, die es heute gibt:

Design online finden

Wenn Sie neu im Design sind (oder einfach nur etwas zum schnellen Drucken suchen), findet sich in einem der vielen Online-Repositorys möglicherweise bereits das, wonach Sie suchen.

Hier sind einige Websites, die wir empfehlen:

  • Thingiverse → Das größte Online-Repository mit Tausenden kostenloser 3D-Druckdateien für den Desktop-3D-Druck.
  • MyMiniFactory → Ein beliebtes Online-Repository mit kostenlosen 3D-Modellen, deren Qualität getestet wurde und die garantiert 3D-druckfähig sind.
  • Cults → Ein Online-Marktplatz mit hochwertigen 3D-druckbaren Modellen von professionellen Designern und mit kuratierten Kollektionen, die mit bekannten Marken in Verbindung stehen.
  • Pinshape → Ein Online-Marktplatz mit kostenlosen und erstklassigen 3D-Druckdateien, der sich hauptsächlich an Hobbyisten richtet.
  • GrabCAD → Ein Online-Repository für viele 3D-Modelle, das auch einige druckbare 3D-Dateien enthält und sich hauptsächlich an Ingenieure richtet.

Part 5

Mit dem 3D Druck beginnen

Es ist Zeit, Ihr Wissen anzuwenden. In diesem Abschnitt führen wir Sie durch die grundlegenden Schritte zum Starten mit dem 3D-Druck: von der Auswahl des zu kaufenden Druckers bis zur Verwendung eines Onlinedienstes.

Drucker kaufen oder 3D-Druck-Dienstleistung nutzen?

Sobald Sie Ihr Design fertig haben, ist es Zeit zu drucken! Auch hier haben Sie zwei Möglichkeiten: Sie können entweder Ihren eigenen 3D-Drucker kaufen oder einen digitalen Fertigungsservice nutzen. Es ist eine wichtige Entscheidung, die getroffen werden muss. Daher haben wir Argumente für beide Seiten gesammelt, um Ihnen dabei zu helfen, die richtige Wahl basierend auf Ihren konkreten Anforderungen zu treffen.

Unabhängig davon, wie Sie vorgehen, geben wir Ihnen in den folgenden beiden Abschnitten Tipps, was Sie als Nächstes tun sollten.

Kaufen Sie einen 3D-Drucker, wenn ... Verwenden Sie einen Onlinedienst, wenn ...
Sie müssen regelmäßig drucken (10 - >25 Mal pro Woche) Sie benötigen zu wenige (weniger als 5) oder zu viele (mehr als 25) gedruckte Teile pro Monat
Sie haben eine bestimmte Anwendung für den Drucker im Sinn Sie möchten mit mehreren Prozessen und Materialien drucken, einschließlich Industriedruckern
Sie sind bereit, eine beträchtliche Investition zu tätigen Sie möchten jederzeit auf die neuesten Technologien zugreifen
Sie sind bereit, Ihre Maschine einzurichten, zu basteln und zu optimieren Sie konzentrieren sich lieber darauf, Ihre Modelle zu entwerfen und zu perfektionieren
Sie haben genügend Platz und Zeit, um den Drucker zu installieren und zu betreiben Sie möchten zuerst testen und lernen, bevor Sie sich für einen Drucker entscheiden

Welchen 3D-Drucker sollten Sie kaufen?

Best printer guide 2018

Um diese Frage zu beantworten, wenden wir uns jedes Jahr an unser globales Netzwerk von 3D-Druckdienstleistern, um von ihren Erfahrungen zu lernen und mehr über die 3D-Drucker zu erfahren, die sie besitzen.

Mit Berichten von mehr als 10.000 verifizierten 3D-Druckern, die ca. 1,48 Millionen Drucke mit mehr als 650 verschiedenen 3D-Druckermodellen erstellt haben, ist das Ergebnis unserer Untersuchungen als der umfassendste 3D-Drucker-Leitfaden verfügbar.

So funktioniert die Verwendung eines 3D-Druck-Service

how to use a 3D printing service

Bei 3D Hubs bauen wir die intelligenteste Online-Fertigungsplatfform der Welt. Eines unserer Hauptangebote ist unser 3D-Druckservice.

Durch die Kombination unseres globalen Netzwerks von Fertigungsdiensten mit unserer Smart Sourcing Engine können Sie sofort auf verfügbare 3D-Druck-Produktionskapazitäten in Ihrer Nähe mit den bestmöglichen Angeboten und Vorlaufzeiten zugreifen.

Wenn Sie ein Teil hochladen, erkennt unsere Design for Manufacturing -Software (DFM) potenzielle Konstruktionsprobleme, bevor die Produktion beginnt, und minimiert so Kosten und Verzögerungen.

Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass Sie für Ihre 3D-gedruckten Teile immer den bestmöglichen Preis und die schnellstmögliche Lieferzeit erhalten.

Part 6

Hilfreiche Ressourcen:

In diesem Leitfaden haben wir alles angesprochen, was Sie für den Einstieg in den 3D-Druck benötigen. Es gibt jedoch noch viel mehr zu lernen.

Im Folgenden finden Sie die besten und nützlichsten Ressourcen zum Thema 3D-Druck und andere digitale Fertigungstechnologien für diejenigen, die sich eingehender mit diesem Thema befassen möchten.

3D Hubs Wissensbasis

Hier haben wir alles angesprochen, was Sie für den Einstieg in den 3D-Druck benötigen. In unserer Wissensbasis, einer Sammlung technischer Artikel zu allen Fertigungstechnologien, die von Experten von 3D Hubs und der Fertigungsindustrie verfasst wurden, gibt es noch viel mehr zu erfahren.

Das Handbuch zum 3D-Druck

Wenn Sie die wichtigsten Aspekte des 3D-Drucks professionell beherrschen möchten, ist dieses Buch genau das Richtige für Sie.

3DP 101 - The 3D printing handbook

Was steht hier drin?

  • Einblicke in den Mechanismus hinter allen wichtigen 3D-Drucktechnologien.
  • Verständnis der Vor- und Nachteile jeder Technologie.
  • Entscheidungshilfen für die Technologieauswahl.
  • Umsetzbare Designhinweise und Leitlinien.
  • Industrie-Fallstudien von weltweit führenden Marken.

Leitfäden zu anderen Fertigungstechnologien

Möchten Sie mehr über die digitale Fertigung erfahren? Es gibt mehr Technologien zu erforschen: