Wofür wird 3D-Druck verwendet?

Der 3D-Druck, auch additive Fertigung, ist dafür zuständig, anhand von CAD-Modellen ein dreidimensionales Objekt oder ein Bauteil zu erstellen.

Dies geschieht durch Nachahmung des biologischen Prozesses, bei dem bei der Herstellung des physischen Teils Materialschichten hinzugefügt werden. Der 3D-Druck hilft, funktionale Formen mit weniger Material herzustellen, im Gegensatz zur traditionellen Herstellungsweise.

Der 3D-Druck wird verwendet, um Teile eines Autos, Smartphone-Hüllen, Modeaccessoires und Konstruktionen im Gesundheitssektor herzustellen, um Organe wie Hörgeräte und vieles mehr herzustellen. In der Mode werden sie verwendet, um kugelsichere und feuerfeste Kleidung herzustellen. Es gibt verschiedene 3D-Technologien, aus denen alle Branchen ihre 3D-Drucker bauen.

Die 3D-Drucktechnologie wurde von fast allen Branchen übernommen, da sie bei der Entwicklung von Designs hilft.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über 3D-Drucker, von ihrer Verwendung über ihre Funktionsweise bis hin zu den verschiedenen Arten von 3D-Druckverfahren.

Was ist die Hauptanwendung des 3D-Drucks?

• Baugewerbe

Es gibt zahlreiche Beispiele für den 3D-Druck in der Bauindustrie. Es wird zur Herstellung von Komponenten verwendet, die im Bauwesen verwendet werden. Einige der im Bauwesen verwendeten 3D-Anwendungen sind Extrusionen wie Zement, Wachsschaum, Polymere, Pulverbindung, einschließlich reaktiver Bindung, Sintern, Polymer und additives Schweißen.

• Prototyping und Fertigung

3D-Drucker wurden ursprünglich entwickelt, um beim Rapid Prototyping zu helfen. Die traditionelle Injektion – der Modellprototyp war zu teuer und es dauerte ewig, um ein einzelnes Modell fertigzustellen. Mit der additiven Fertigung ist das Prototyping schnell und nicht so teuer wie das erste. Im Gegensatz zu früher können Sie eine Komponente in einer Stunde herstellen.

Die verringerte Zeit für das Prototyping hat dazu beigetragen, den Herstellungsprozess im Vergleich zu früher schnell und kostengünstig zu gestalten.

Aufgrund der 3D-Technologie passen Unternehmen jetzt ihre Dienstleistungen an, und sogar Verbraucher können die von ihnen gekauften Produkte mithilfe webbasierter Software anpassen. es hat zum Wachstum der verarbeitenden Industrie beigetragen.

• Autos

Autos nutzen den 3D-Druck bereits seit Jahrzehnten. Die Automobilindustrie nutzt die additive Fertigung, um Prototypen zu erstellen, die ihr bei der Entwicklung eines neuen Automodells helfen.

Sie können 3D-Drucker auch verwenden, um hochwertige und kostengünstige Fahrzeugersatzteile herzustellen. Abgesehen davon hat die 3D-Technologie dazu beigetragen, den Arbeitsablauf im Automobil zu erweitern. Dies beinhaltet kundenspezifische Vorrichtungen, Vorrichtungen und andere Werkzeuge, die in Einzelwagen verwendet werden, insbesondere für Hochleistungsmaschinen.w

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks?

• Designs sind flexibler

Mit dem 3D-Druck lassen sich komplexe Designs im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren jetzt einfach entwerfen. Die traditionellen Prozessoren haben Einschränkungen, die es beim 3D-Druck nicht gibt.

Bevor die Menschen den 3D-Druck annahmen, war der Preis für den Kauf gedruckter Organe für Gewebezüchtungsanwendungen früher höher als der für Immobilien. Jetzt haben Unternehmen mit beträchtlichem Einfluss 3D-gedruckte Organe in ihre Produktionslinie eingeführt und werben dafür.

• Produktion von Prototypen im Schnelldurchlauf

Mit dem 3D-Druck können Hersteller Objekte schneller produzieren. 3D-Druckverfahren haben die Geschwindigkeit erhöht, mit der der Prototyp verarbeitet wird, wodurch jede Stufe schneller als zuvor abgeschlossen wird.

Abgesehen davon ist der 3D-Druck kostengünstiger als die Herstellung von Prototypen, die ewig dauert. Es hilft, jede Designänderung effizienter abzuschließen. Dies hat Unternehmen geholfen, den Preis ihrer 3D-gedruckten Objekte zu senken und mehr Umsatz und damit mehr Gewinn zu erzielen.

• Drucken Sie, wann Sie es brauchen

Beim 3D-Druck drucken Sie nur bei Bedarf, da es nicht viel Platz benötigt, um den Bestand aufzufüllen. Dadurch sparen Sie Platz und Kosten, da Sie nicht drucken müssen, was Sie nicht benötigen.

3D ist so konzipiert, dass es alle seine Dateien in seiner virtuellen Bibliothek speichert, während sie mit Technologien gedruckt werden, die als CAD und STL bekannt sind. Das bedeutet, dass Sie die Datei jederzeit abrufen und ausdrucken können. Abgesehen davon können Sie Änderungen vornehmen und die Datei trotzdem verwenden.

• Leichte Teile

Die meisten verwendeten Druckmaterialien sind Kunststoff, obwohl einige Metalle verwendet werden. Dies ist vorteilhaft für die Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie, die leichtere Materialien bevorzugen, um ihre Produkte effizienter zu machen.

Objekte können mithilfe des 3D-Drucks aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, um bei der Herstellung bestimmter Objekte einige Eigenschaften wie Feuerfestigkeit, Wasserfestigkeit und Kugelsicherheit zu erhalten.

• Weniger Abfall

Mit der 3D-Technologie produzieren Sie nur 3D-Objekte mit den nur benötigten Materialien, wodurch weniger oder kein Abfall entsteht. Anders als bei der traditionellen Methode, bei der Objekte aus großen Spannmaterialien hergestellt werden, die nicht recycelbar sind, und das Objekt dann geschnitten wird, was zu so viel Abfall führt. Durch die Reduzierung von Abfall hat die additive Fertigung dazu beigetragen, die Produktionskosten und damit den Gewinn für die Industrie und die Hersteller zu senken.

• Sie sind leicht zugänglich

Mit der Zeit ist der 3D-Druck so weit zugänglicher geworden, dass lokale Dienstleister 3D-Druck anbieten. Das spart Zeit und Transportkosten. Bei den traditionellen Herstellungsmethoden wurden die Dienstleistungen in bestimmten Gebieten und Ländern gefunden, wodurch der Transport teuer wurde und Sie viel Zeit aufwenden mussten.

• Sie sind umweltfreundlicher

Erstens schont der 3D-Druck die Umwelt, indem keine Materialien verschwendet werden. Außerdem verbraucht es weniger Kraftstoff, da es leichte Materialien verwendet. Auf diese Weise wird die Umwelt im Vergleich zur traditionellen Herstellungsweise, bei der überschüssige Materialien verwendet werden, geschont.

• Bessere Gesundheitsversorgung

Die 3D-Technologie hat eine bessere Gesundheitsversorgung ermöglicht und mehr Leben gerettet, da Organe mithilfe des 3D-Drucks gedruckt werden können. Teile wie Leber, Niere und Herz. Abgesehen davon helfen sie bei der Entwicklung von Sinnesteilen wie Hörgeräten. Weitere Fortschritte werden mithilfe von Technologie entwickelt und verbessern den Gesundheitssektor weiter.

Was sind 3D-Drucker und ihre Verwendung?

3D-Drucker sind Objekte, die es dem Benutzer ermöglichen, ein Objekt in einer 3-Dimension zu drucken, bei der es sich um ein CAD-Bild (Computer Aided Design) handelt. Der Prozess wird auch als additive Fertigung bezeichnet.

Es hilft Herstellern, schnell Kosten und Zeit zu sparen, und es werden keine Materialien verschwendet als bei herkömmlichen Herstellungsmethoden (weitere Informationen zum 3D-Druck finden Sie hier).

• Mode und Kleidung herstellen

3D-Drucker werden verwendet, um neue Modeaussagen zu erfinden und Kleidung herzustellen. Die 3D-Drucker haben Designer erschwinglich gemacht und eine immense Bandbreite an neuen Modetrends hervorgebracht.

Bei der Veränderung des Textils während der Produktion kommt die 3D-Technologie zum Einsatz. Auf diese Weise hat es zur Entstehung neuer Textilien geführt. Ein Beispiel ist kugelsichere, feuerfeste Kleidung, die Wärme speichert. In der Modebranche finden weitere Entwicklungen und Innovationen statt, bei denen 3D-Drucker zum Ausprobieren verwendet werden.

• 3D-gedruckter Schmuck und Kunst

3D-Drucker haben eine neue Welt des Schmucks und der Kunst hervorgebracht, die es bei traditionellem Schmuck nicht gab. Es hat individuellen und einzigartigen Schmuck hervorgebracht; Außerdem kann man jetzt ein Stück kostengünstig mit 3D-Materialien wie Polymilchsäure-Filament (PLA), Platin und Gold anpassen.

3D-Drucker erstellen vergleichbare 3D-Stücke einfach und schnell, im Gegensatz zu traditionellem handgefertigtem und gegossenem Schmuck, der zu viel Arbeit war. Mit der 3D-Technologie gibt es jetzt mehr druckbare Materialien, mit denen viele verschiedene Schmuckdesigns hergestellt werden können.

Mit den Schmuck-3D-Druckern können Sie Stücke aus Harz oder Wachs auf dem 3D-Modell des Designs erstellen. Das digitale Modell kann leicht bearbeitet werden und mit verschiedenen besseren Modellen aufwarten. Das macht Prototypen mit 3D-Druck günstig und äußerst komfortabel.

Für Käufer wurde ihre Erfahrung um eine Stufe höher, da sie jetzt die Prototypen von Designs verwenden können, die sie erstellt oder Vorschläge gemacht haben, um vor dem Kauf sicherzustellen, dass es ihren Wünschen entspricht.

Nach der Bestätigung des Designs wird der Schmuck mit dem gleichen Arbeitsablauf wie die Tradition in 3D gedruckt, was zu spektakulären Schmuckstücken führt. Schmuckstücke, die mit den 3D-Mustern hergestellt wurden, werden mit der 3D-Drucktechnologie Stereolithographie (SLA) hergestellt.

Abgesehen von Schmuck haben 3D-Drucker Künstlern neue Inspiration gegeben. Mithilfe der Metall-3D-Drucktechnologie entstehen wunderschöne, einzigartige Stücke. Ein Beispiel für einen niederländischen Künstler namens Olivier van Herpt stellt Keramikvasen mit 3D-Druckern her. Außerdem macht Gilles Azzarob, ein Digitalkünstler, unsichtbare bis sichtbare 3D-Bilder von Stimmen, indem sie die Schallwellen der Stimmen verwenden.

• Skulpturen

Skulpturen sind eine weitere Verwendung von 3D-Druckern. Falls Sie das fotografische 3D-Scansystem verwenden, werden physische Kunstwerke erstellt. Auf diese Weise entstehen für die Kunden viele neue Wahlmöglichkeiten. Die 3D-Technologie hat Künstlern eine neue Gestaltungskraft verliehen. Solange sie konzipieren und entwerfen können, können sie auch produzieren.

Ein Beispiel ist ein Künstler aus den Niederlanden namens Danny Van Ryswyk, der 3D-gedruckte Skulpturen erstellt hat, die beim Filmemachen verwendet werden und Tim Burtons Charakter repräsentieren.

Wie funktioniert 3D-Druck?

Der 3D-Druck ist eine sehr vielseitige Methode zur schnellen Produktion und Prototypenerstellung. Es ist in den wenigen Jahrzehnten gewachsen und hat sich entwickelt, wo verschiedene Branchen es weltweit übernommen haben.

3D-Druck, auch additive Fertigung genannt, ist ein Teilbereich der Fertigung. Die 3D-Drucktechniken erstellen Objekte, bei denen Materialien Schicht für Schicht zu einem Objekt hinzugefügt werden.

Der Druckprozess beginnt mit der Erstellung eines grafischen Modells der zu druckenden Substanz. Die grafischen Designs werden mit einem Softwarepaket namens Computer-Aided Design (CAD) erstellt. Dieser Teil ist der arbeitsintensivste des gesamten Prozesses. Zu den in dieser Phase verwendeten Programmen gehören Fusion360, TinkerCAD und Sketchup.

Der 3D-Druckprozess beginnt mit der Erstellung eines grafischen Modells des zu druckenden Objekts. Diese werden normalerweise mit CAD-Softwarepaketen entworfen, was der arbeitsintensivste Teil des Prozesses sein kann. Zu den dafür verwendeten Programmen gehören TinkerCAD, Fusion360 und Sketchup.

Wenn das Produkt fertig ist, werden die Modelle ausgiebig getestet, um sicherzustellen, dass die Endprodukte keine Mängel aufweisen. Mit 3D-Druck können Sie jeden Prototyp erstellen. Das Einzige, was Grenzen setzt, ist Ihre Vorstellungskraft.

Mit dem 3D-Druck können Sie komplexe Modelle wie die CNC entwickeln und sie im Vergleich zu herkömmlichen zu günstigeren Kosten erstellen.

Der nächste Schritt nach der Erstellung eines grafischen Modells besteht darin, das Design digital in Scheiben zu schneiden, um es zu drucken. Diese Phase ist wichtig, da ein 3D-Drucker das 3D-Design nicht so konzipiert wie wir. In der Slicing-Phase wird das Modell in viele Schichten zerlegt. Danach wird jede Schicht zum Drucken oder einfach zum Anordnen der Schichten an den Druckkopf gesendet.

Beim Slicing-Prozess kommen Programme wie CraftWare und Astroprint zum Einsatz. Die Slicer-Software wird auch beim Füllen der Modelle verwendet, um eine Gitterstruktur im Volumenkörpermodell zu erzeugen, da sie für zusätzliche Stabilität sorgt.

An diesem Punkt drucken sie extrem starke Materialien mit geringer Dichte, indem sie den Endprodukten strategisch Lufteinschlüsse hinzufügen.

Die Software hilft auch beim Hinzufügen von Spalten zur Unterstützung, falls das Modell Unterstützung benötigt. Denn Kunststoff lässt sich nicht mit dünner Luft verlegen. Nun sollen die Spalten dem Drucker helfen, die Lücken schließen zu können. Danach werden die Säulen entfernt. Nachdem das Slicer-Programm seine Arbeit beendet hat, werden die Daten an den Drucker gesendet.

An diesem Punkt beginnt nun die Arbeit des 3D-Druckers. Es beginnt den Druckvorgang nach den Anweisungen des Slicer-Programms, aber jetzt mit anderen Methoden. Die Methode, die ein Drucker verwendet, hängt von der Art des verwendeten Druckers ab.

Ein Beispiel ist, wenn die verwendete 3D-Drucktechnologie der Tintenstrahltechnologie ähnelt, bei der sich die Düse hin und her, auf und ab bewegt; Dann wird ein dicker Wachs oder Kunststoff aufgetragen, der sich verfestigt und einen neuen Querschnitt des Objekts bildet.

Auf der anderen Seite verwendet die Multi-Jet-Modellierung viele Düsen, die gleichzeitig arbeiten, und verbessert eine schnellere Modellierung.

Danach bindet der Drucker mit den Tintenstrahldüsen, wo er trockenes Pulver aufträgt, und dann Klebstoff oder ein Bindemittel, das zusammenkommt und gedruckte Schichten in jedem bildet. Um eine Schicht aufzuschäumen, muss der Binderdrucker zwei Durchgänge machen. Der schnelle Durchgang trägt eine dünne Pulverbeschichtung auf, und im zweiten Durchgang passiert die Düse das Bindemittel. (Erfahren Sie, wie Sie die 3D-Druckerdüse reinigen und von Verstopfungen befreien)

Bei der Photopolymerisation wird der flüssige Kunststoff ultravioletten Lichtstrahlen ausgesetzt, die dabei helfen, den Kunststoff von flüssig in fest umzuwandeln.

Eine weitere 3D-Technologie, die im Druckprozess verwendet wird, ist das Sintern, bei dem Partikel geschmolzen und dann zum Drucken jeder nachfolgenden Schicht verwendet werden. Danach wird es auf einem Laser freigesetzt, um ein Flammschutzmittel des Pulvers zu schmelzen. Anschließend werden die Schichten mit dem Laser verfestigt und gedruckt. Die Sintertechnologie wird auch beim Bau von metallischen Objekten verwendet.

Dieser Vorgang kann je nach Komplexität und Größe des Objekts Stunden oder Tage dauern.

Der einfache Prozess ist wie unten angegeben, unabhängig davon, welche Technologie Sie verwenden:

Beginnen Sie mit der Erstellung eines 3D-Modells, das Sie mit einer CAD-Software drucken möchten.

Konvertieren Sie dann die CAD-Zeichnung in das STL-Format (Standard Tessellation Language). Die meisten Drucker verwenden STL-Dateien, aber einige andere verwenden ZPR und ObjDF.

Übertragen Sie die STL-Datei oder eine andere Datei, in die Sie konvertiert haben, auf den Computer, der den 3D-Drucker steuert. Geben Sie an dieser Stelle die Größe und die Druckausrichtung an.

Stellen Sie sicher, dass der 3D-Drucker vollständig eingerichtet ist, indem Sie alle Maschinen einrichten. Beispielsweise müssen Sie Polymere oder das von Ihrem Drucker verwendete Material, Bindemittel und alle anderen Verbrauchsmaterialien, die der Drucker benötigt, nachfüllen.

Starten Sie zu diesem Zeitpunkt die Maschine und warten Sie, bis der Vorgang abgeschlossen ist. Überprüfen Sie die Maschine regelmäßig, um sicherzustellen, dass während des Vorgangs keine Fehler auftreten.

Wenn der Druckvorgang abgeschlossen ist, entfernen Sie das gedruckte Objekt aus dem Drucker.

Danach erfolgt die Nachbearbeitung, z. B. das Abbürsten des Pulvers und das Waschen, um wasserlösliches Material von den 3D-Druckwerkzeugen zu entfernen.

Arten von 3D-Drucktechnologien und -prozessen

Es gibt verschiedene Arten von 3D-Drucktechnologien und -verfahren, die beim 3D-Druck verwendet werden. Nachfolgend sind die Arten von Technologien und ihre Funktionsweise aufgeführt.

1. Stereolithographie (SLA)

Die SLA-Technologie ist das ursprüngliche industrielle 3D-Druckverfahren. Es ist perfekt für die Herstellung detaillierter 3D-Modellteile, hat glatte Oberflächen und eine hohe Toleranz.

Mit SLA veredelt es Oberflächen, um schön auszusehen, und hilft bei der Funktion der Teile, indem es testet, wie es nach dem Zusammenbau passt. Ein Beispiel ist perfekt in der medizinischen Industrie, da es in anatomischen Modellen angewendet wird. Für SLA-Teile verwendet das 3D-System Viper, iPros und ProJets.

2. Selektives Lasersintern (SLS)

Das SLS funktioniert durch Schmelzen von Nylonpulver in festen Kunststoff. Die SLS-Teile bestehen aus thermoplastischen Materialien, was sie langlebig macht, und eignen sich am besten zum Testen von funktionellen und unterstützenden lebenden Scharnieren und Schnappverbindungen. Der Nachteil ist, dass ihre Oberfläche im Vergleich zu SL rauer ist. Da die Teile stark sind, benötigen sie keine Unterstützung.

Die Bauplattform wird verwendet, um viele verschiedene Teile in einem einzigen Bau zu unterstützen. Die meisten SLS-Teile werden als Prototypen verwendet, die irgendwann spritzgegossen werden.

3. PolyJet 3D-Drucker

Polyjet ist ein weiteres 3D-Druckverfahren, das eine Wendung hat. Es kann Teile mit unterschiedlichen und vielen Eigenschaften, Materialien und Farben herstellen.

Konstrukteure verwenden den Polyjet zum Prototyping von Elastomeren oder in Fällen, in denen sie ein Teil umspritzen. Wenn das Design einfach und plastisch starr ist, sind andere Technologien wie SL oder SLS besser, da sie im Vergleich zu Polyjet wirtschaftlich sind. dies führt zu einer Senkung der Rohstoffpreise.

Das Polyjet-Verfahren eignet sich am besten zum Umspritzen und für Modelle aus Silikonkautschuk. Die Technologie hilft Ihnen, die frühe Werkzeugausstattung einzusparen, die im Entwicklungszyklus anfällt. You can iterate and validate the design fast.

4. Digital Light Processing (DLP)

The DLP printing technology is almost similar to the SLA. The difference between the two is that DLP uses a digital light project to help flash a single image in every layer at the same time; in other words, it has multiple flashes for the larger parts.

The projector is a digital screen, and the images of every layer are made of square pixels, which bring about a layer formed from the small rectangular blocks called voxels.

Also, compared to SLA, the DLP technology is much faster in printing time. This is due to the feature where the layers are exposed simultaneously, unlike where the cross-sectional area is traced with the laser point.

The light is projected to the resin using the LED screen or the ultraviolet light directed to the surface by the Digital Micromirror Device (DMD). The DMD is responsible for controlling where the light is projected by providing a light pattern on the surface.

5. The Metal 3D Printing Range at Proto Labs

This technology uses the laser concept Mlab and the M2 machines on metals 3D printed parts.

6. Multi Jet Fusion (MJF)

It is similar to the SLS; its functional parts are also built from nylon powder. But the difference is for multi-jet fusion (MJF), instead of using the laser to sinter the nylon powder, it uses an inkjet array that applies a fusing agent on the powder’s bed. After that, a heating element is passed over the bed, and it fuses each layer.

With this method, the result is consistent mechanical properties compared to SLS, and the surface is better finished. The process also speeds up the build time, which helps in lowering the production cost.

7. Fused Deposition Modeling (FDM)

The FDM technology is a desktop 3D printing technology used for plastic parts. It functions by extruding a plastic filament layer to layer on the build platform. The technology is a cost-efficient and fast method in producing physical designs.

It can be used to test functionality but should be avoided as its parts are a bit rough on the surface and are not as strong.

8. Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

The metal 3D printer brings about new possibilities for metal parts models. The process used at Protolab on the 3D print metals is the Direct Metal Laser Sintering (DMLS). The technology is used to reduce metal and multiple parts assemblies to single parts or a much more lightweight part with internal channels.

DMLS is applicable in prototyping and production as the parts are dense as those produced with the traditional manufacturing processes.

9. Electron Beam Melting (EBM)

EBM is a metal 3D printing technology that uses electrical beams controlled by the electromagnetic coil that melts the powder. The bed is heated up and is in vacuum condition in the build period. The material used is the one that determines the temperature used to heat the material.

Schlussfolgerung

3D printing has brought about more possibilities in many industries and companies. Apart from that, it has reduced the production cost. 3D printing is used in almost all industries, as seen in this article. It has especially benefited the medical industries as one can create body cells and other organs.