Wie funktioniert 3D-Druck?

Jeder hat schon einmal von 3D-Druck gehört. Aber wisst ihr auch, was man mittlerweile schon alles damit machen kann? 3D-Drucker sind bereits für jeden zugänglich. Ihr könnt euch zum Beispiel hier euren ganz eigenen bestellen. Wie 3D-Druck vonstatten geht und in welchen ungewöhnlichen Bereichen er schon Einsatz findet, erfahrt ihr in diesem Artikel.

Was brauche ich für den 3D-Druck?

So manch einer hat schon seinen eigenen 3D-Drucker zuhause stehen und beobachtet gespannt den Entstehungsprozess seines Projektes. Aber wie funktioniert 3D-Druck eigentlich? Beim 3D-Druck wird ein Objekt Schicht für Schicht hergestellt. Dabei gibt es drei Achsen, x, y, und z, die sich in verschiedene Richtungen bewegen. Dadurch ist es möglich, sogar komplizierte Formen herzustellen.

Bevor der Druck starten kann, muss erst mithilfe eines Konstruktionsprogramms wie Autodesk Fusion 360 das gewünschte Objekt genauestens modelliert werden. Eurer Fantasie könnt ihr dabei freien Lauf lassen. Der Drucker baut bei schwer umzusetzenden Konstrukten eigenständig Stützvorrichtungen mit ein. Dadurch könnt ihr sichergehen, dass komplexe Modelle bei der Fertigung nicht auseinanderfallen. Zugegebenermaßen gestaltet sich das Modellieren anfangs noch als große Herausforderung. Mit etwas Übung und Hingabe stellen sich allerdings schon schnell die ersten Erfolge ein.

Wer nicht selbst modellieren möchte, kann sich auch einfach fertige Objekte, zum Beispiel kostenlos bei Thingyverse, herunterladen. Aufwendigere Figuren sind meist nicht umsonst erhältlich, da die Designs mit viel Arbeit verbunden sind. Dafür gibt der Ersteller euch jedoch oft die Garantie, dass die Figuren auf jeden Fall druckbar sind. Solche findet ihr beispielsweise bei My Mini Factory.

Der Druckvorgang

Die meisten 3D-Drucker im Hobby-Bereich arbeiten mit Filament als Druckmaterial. Dabei handelt es sich um Kunststoffe die in Fadenform auf einer Spule aufgerollt sind. Für Anfänger eignen sich besonders die Stoffe PLA, PETG und ABS. Ihr könnt auch andere Kunststoffe benutzen, jedoch kommen diese mit etwas mehr Herausforderung und sind daher eher für fortgeschrittene Anwender von Nutzen. Die Fadenstärke sollte dabei zur jeweiligen Düse des Druckers passen.

Ein gutes Einstiegsgerät ist übrigens der ANYCUBIC 3D-Drucker MEGA ZERO 2.0 (Provisionslink)

Nun kommen wir zum eigentlichen Druckvorgang. Mittlerweile gibt es verschiedene Druckweisen, mit denen ihr eure 3D-Modelle herstellen könnt. Die gängigste ist jedoch FDM. Dabei wird das Filament, also der Kunststoffdraht, in das sogenannte Hot End des Druckers befördert und dort bis zu seiner Schmelztemperatur erhitzt. Der flüssige Stoff wird dann, im Prinzip ähnlich wie bei einer Tortenspritze, durch eine Düse gedrückt und formt nach und nach euer gewünschtes Objekt. Hier kommen jetzt die Achsen zum Einsatz. Diese sorgen nämlich dafür, dass der Draht nicht wahllos platziert wird, sondern präzise jede Schicht formt. 

Nach einigen Stunden, je nachdem wie aufwendig ihr euer Modell gestaltet habt, ist das Objekt dann fertig gedruckt. Manchmal müsst ihr es noch aus aus seiner Stützvorrichtung lösen, damit es die finale Form annimmt. Das geht jedoch meist ganz einfach mit ein wenig Handgeschick.

Gerade bei günstigeren 3D-Druckern ist anschließend noch etwas Handarbeit gefragt. Ungewünschte Kanten oder kleine Rückstände der Stützkonstruktion lassen sich mittels einer Feile entfernen. 

Unterstützung in der Raumfahrt

Vor einiger Zeit haben wir bereits von ersten Fortschritten in der Raumfahrt durch 3D-Druck berichtet. Damals ist 2017 die erste Rakete gestartet, deren Motor fast ausschließlich aus dem 3D-Drucker stammte. Dabei war das Ziel, Gewicht zu reduzieren und einzelne Teile effizienter zu gestalten.

Seitdem hat sich die Rolle der neuen Bauart als noch wichtiger herausgestellt. Prototypen und Bauteile zum Einsatz werden nun noch optimaler hergestellt. Obwohl es oft einen hochwertigen Industriedrucker benötigt, der nur durch Experten bedient werden kann, haben sie einen Vorteil. Die Teile sind durch den Druck leichter und kommen mit weniger Materialverschleiß als beim herkömmlichen Bau. Dadurch werden letztendlich sogar Kosten gespart, obwohl der große Drucker an sich viel teurer ist als der konventionelle Herstellungsprozess.

Mittlerweile sind tatsächlich Raketen im Umlauf, die zu großen Teilen aus dem 3D-Drucker stammen. Bei der Trägerrakete Ariane 6 zum Beispiel spielte diese Technik neben anderen innovativen Fertigungstechniken eine große Rolle.

Auch im All selbst ist 3D-Druck wichtig für die Zukunft. So müssten Ersatzteile oder Werkzeuge nicht immer zwingend zur Raumstation geschickt werden, sondern können vor Ort selbst gedruckt werden. Auch für den Bau erster Raumkolonien könnten 3D-Drucker sich das lokale Materialien als Rohstoff zu Nutze machen.

Haus aus dem 3D Drucker

3D-Druck findet wirklich in jeder Branche seinen Einsatz. Das beweist der revolutionierte Markt für Immobilienbau. Schon vor längerer Zeit wurde dreidimensionaler Druck zur Herstellung von Gebäuden entdeckt. Das funktioniert nicht nur viel schneller als beim regulären Hausbau, sondern ist auch noch viel günstiger. Dadurch sinkt einerseits die Miete und die Bewohner können schneller in ihr neues Heim einziehen.

Erst letztens ist zum ersten Mal in Europa ein Paar in ein solches Haus im niederländischen Eindhoven eingezogen. Optisch erinnert es etwas an einen Bunker, durch die spezielle Bauweise sind aber auch schon komplexe und komplett neuartige Formen von Bauten in Planung. Mehr dazu findet ihr in diesem Artikel.

Selbst hergestellte Face Shields und Masken

Vor allem zu Beginn der Corona-Pandemie half die 3D-Druck-Szene tatkräftig bei der Herstellung von Face Shields. Auch unser Autor Jonas machte bei der Aktion #MakervsVirus mit. Gedruckt wurde die Halterung für das eigentliche Schild aus Kunststoff. Mittlerweile hat sich der Gebrauch von FFP2-Masken etabliert, aber zu Beginn der Pandemie war jedes Face Shield wertvoll.

Ebenfalls aus der Pandemie entstanden ist die Atemmaske Soteria. Diese erleichtert Covid-Patienten das atmen und ist vor allem für Länder entwickelt worden, in denen es zu Lieferengpässen kommt. Die Blaupause der prämierten Atemmaske wird online kostenlos zur Verfügung gestellt.


Image by Alex_Traksel via Adobe Stock

Catharina Osterkamp

ist passionierte Gamerin, wenn es sich um die Sims oder Animal Crossing handelt. Sie arbeitet in der Netzpiloten-Redaktion und im Bereich Marketing. danach widmet sie sich gerne dem exzessiven Online-Shopping oder plant ihr neuestes Projekt zum erfolgreichen Prokrastinieren von Uni-Sachen.


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