Rückblick auf FDM-3D-Druck: Meilensteine & Schlüsselkomponenten

Seit der RepRap- und Open-Source-Bewegung 2005 mit Dr. Adrian Bowyers FDM-3D-Drucker begann, der sich fast vollständig selbst bauen konnte, hat sich der Sektor stark bis heute entwickelt. Dieser Artikel behandelt 3D-Drucker und Komponenten, die damals für erfolgreiche Teile entscheidend waren.

3D-Drucker

Nach Ablauf des FDM-Patents entstanden mehrere Druckermodelle basierend auf Open Source. Aufbau: Rohrstruktur, simple Elektronik, meist ohne beheiztes Bett. 2012 kam der Drucker, der zum meistverkauften und -modifizierten wurde – der Prusa i3 Original. Neueste Version Prusa i3 MK3s ist Liebling des Non-Profi-Markts.

Bild 1: Prusa i3 Original. Quelle: RepRap

Slicing-Software

Verschiedene Slicer von Anfang an – sogar Hersteller entwickelten eigene. Einer der ersten generisch genutzten: Repetier-Host – relativ einfach, kompatibel mit Windows, Mac, Linux. 2015 lanzó Ultimaker Cura 2.0 – kostenlos, sehr einfach. Kurz darauf nutzte ein großer Teil der Community Cura3D, wurde einer der meistgenutzten. Schließlich Simplify3D – Bezahlsoftware, die damals unzählige neue Konfigurationsparameter einführte.

Bild 2: Cura3D 15.04. Quelle: Ultimaker

Konnektivität

Anfangs war ein permanent mit dem Drucker verbundener PC nötig, um der Elektronik die Bewegungen zu liefern. Sehr unpraktisch – nicht nur PC-Zwang am Drucker, oft konnte man den PC nicht parallel nutzen, da er langsamer wurde und den Druck stoppte. Mit SD-Karten-Modulen und Fernsteuerungs-Software via Raspberry optimierten Nutzer die Druckprozesse erheblich.

Extruder

Der meistgenutzte Extruder bis zum jüngsten Erscheinen von Titan Extruder, Titan Aero und MK8/MK10-Typen war der Greg Wade. Ergebnis der Arbeit zweier Ingenieure. Wade Bortz (kanadisch) schuf einen NEMA-17-getriebenen Extruder: kleines Rad treibt großes an, dessen Schraube das Filament fördert. Zwar gute Grundidee, aber Greg Frost (australisch) übernahm das Doppelzahnrad-Prinzip von Wade und schuf einen revolutionären Extruder, der in unzähligen Druckern verbaut wurde.

Bild 3: Extruder Greg Wade. Quelle: RepRap

Hotend

Heute sind die meisten Hotends metallisch mit Lüfter zur Wärmeableitung. Anfangs simpler: Kunststoffkörper (PTFE oder PEEK) für hohe Temperaturen und Messingspitze mit Einlass passend zum Filamentdurchmesser und benötigtem Auslass. Großes Problem: Nicht nutzbar mit Hochtemperatur-Extrusionsmaterialien.

Bild 4: Hotend mit PEEK-Gehäuse

Druckbett

Die ersten FDM-Drucker hatten kein beheiztes Bett – nutzten Kapton-Tape und Blue-Tape für Haftung. Dann kamen beheizte Betten mit separatem Netzteil, auf denen Glas platziert wurde. Manche kombinierten Glas mit den genannten Tapes für bessere Haftung. Kurze Zeit später erschienen erste Haftsprays, die sich zum heutigen Vollsortiment entwickelten.

Bild 5: Druckbett mit Glas

Filamente

Bis heute sind PLA und ABS die meistgenutzten Materialien – am Anfang die einzigen verfügbaren. PLA nutzten alle wegen Druckeinfachheit, Preis, Finish. ABS entstand durch Industriennachfrage – bekanntes Thermoplast mit guten mechanischen Eigenschaften, direkt anwendbar. 2012–2013 neue Materialien von zwei großen Herstellern: Kai-Parthy und Taulman3D. Kai-Parthy entwickelte erstes Holzfilament – Finish sehr holzähnlich. Taulman3D revolutionierte mit Nylonfilamenten – öffnete den Sektor für unzählige neue Anwendungen.

FDM 3D
Drucker HotEnd Betthaftung Premium PLA

Langjährige 3D-Druck-Nutzer erinnern sich sicher mit Erleichterung an all das – heute ist der Sektor evoluiert, Drucken weit simpler und effektiver. Neulinge in dieser großartigen Welt: Hoffentlich etwas Geschichte gelernt und weiterhelfen, den Sektor zu evolvieren.

Zögern Sie nicht, alle Ihre Erfahrungen – ob aktuell oder aus den 3D-Druck-Anfängen – in den Kommentaren zu teilen, damit wir alle lernen.