Die 10 besten 3D-Druckerteile und ihre Funktionen

Der 3D-Druck ist sowohl ein Hobby von Millionen Menschen auf der ganzen Welt als auch eine funktionale Fertigungstechnologie, mit der eine breite Palette von Teilen und Produkten hergestellt werden kann. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, sind verschiedene Drucker auf dem Markt erhältlich. Im Allgemeinen verfügen diese Drucker über dieselben zugrunde liegenden Komponenten, insbesondere im Hinblick auf Fused Deposition Modeling (FDM). Diese Teile können in 10 Arten von 3D-Druckmaschinenkomponenten kategorisiert werden.

In diesem Artikel werden die 3D-Druckerteile beschrieben, die in jede der zehn Kategorien fallen, sowie die Funktionen dieser 3D-Druckerteile.

1. Motherboard oder Controller-Board

Das Motherboard, auch Controllerboard genannt, dient als zentraler Knotenpunkt, an dem alle elektronischen Komponenten des 3D-Druckers angeschlossen sind. Die wichtigsten Teile eines 3D-Drucker-Motherboards werden im Folgenden beschrieben:

• Verarbeiter: Wandelt programmierten Softwarecode in eine Reihe von Anweisungen um, die die anderen Druckerteile befolgen müssen, um ein Teil zu drucken. Die in 3D-Drucker-Motherboards verwendeten Prozessoren sind entweder 8-Bit oder 32-Bit.
• Anschlüsse: Verknüpfen Sie alle elektronischen Komponenten des 3D-Druckers. Diese können in Form von Klemmenblöcken, DuPont-Anschlüssen oder USB vorliegen.
• Schrittmotortreiber: Steuern Sie die Leistung, die an die einzelnen Spulen eines Schrittmotors abgegeben wird, sodass sich die Motorwelle drehen kann. Ein Standard-3D-Drucker verfügt über vier Schrittmotortreiber:jeweils einen für die X-, Y- und Z-Achse und einen für den Filament-Extruder.
• Kommunikation: Zum Drucken des Teils sind G-Code-Anweisungen erforderlich. Das Programm kann entweder über WLAN, über eine feste Kabelverbindung oder über einen SD-Kartensteckplatz bereitgestellt werden.

Motherboards können aufgerüstet werden, indem einfach das alte ausgetauscht und die elektronischen Komponenten auf das neue Board gesteckt werden. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die neue Platine den Strombedarf der vorhandenen Druckerteile decken kann.

2. Netzteil (PSU)

Das Netzteil (PSU) versorgt alle elektronischen Komponenten im Drucker mit Strom. Bei diesem Gerät handelt es sich um einen Transformator und Gleichrichter, der die Wechselstromleistung herabsetzt und den Wechselstrom mit geringerer Leistung in Gleichstrom umwandelt. Ein Netzteil dient der Stromversorgung aller relevanten Komponenten. Die Aufrüstung eines Netzteils ist häufig erforderlich, wenn dem 3D-Drucker neue Elemente hinzugefügt werden, die einen höheren Strombedarf haben. Achten Sie darauf, das Netzteil nicht auszutauschen, ohne vorher sicherzustellen, dass das Motherboard die erhöhte Leistung verträgt.

3. Rahmen

Der Rahmen eines 3D-Druckers ist der Ort, an dem alle verschiedenen mechanischen Komponenten verbunden sind, einschließlich der Hauptplatine. Der Rahmen besteht typischerweise aus Aluminium, Kunststoff oder Stahl. Je steifer bzw. starrer der Rahmen eines 3D-Druckers ist, desto schneller kann der Drucker drucken und gleichzeitig Genauigkeit und Qualität beibehalten. Die meisten 3D-Drucker verfügen über drei geradlinige Bewegungsachsen. Das bedeutet, dass sich der Extruder auf der x-Achse nach links und rechts und auf der z-Achse nach oben und unten bewegen kann. Die dritte Bewegungsachse liefert das Druckerbett, das sich auf der y-Achse hin und her bewegen kann. Die Schrittmotoren sind am Rahmen montiert.

3D-Druckerrahmen können aufgerüstet werden. Dies ist jedoch oft ein umständliches Unterfangen, bei dem der gesamte Drucker zerlegt und anschließend wieder zusammengebaut werden muss. Eine der einfachsten Verbesserungen, die Benutzer vornehmen können, besteht darin, die Zwickel und Halterungen des Rahmens zu versteifen und dadurch die Gesamtsteifigkeit und Stabilität zu verbessern.

Eine Illustration eines 3D-Druckerrahmens.

4. Benutzeroberfläche

Für die Interaktion mit einem 3D-Drucker ist eine Benutzeroberfläche erforderlich. Die meisten 3D-Drucker verfügen über einen einfachen Bildschirm mit einigen Tasten und Drehreglern. Diese reichen aus, um das zu druckende Teil von einer SD-Karte auszuwählen und einige Grundeinstellungen zu ändern, wie zum Beispiel die Extrudertemperatur oder die Betttemperatur. Fortschrittlichere Drucker verfügen über mehrfarbige Touchscreens mit einer benutzerfreundlichen Oberfläche. Alternativ kann der Drucker über eine Kabelverbindung oder über WLAN mit einem PC verbunden werden. Zur Steuerung des Druckers und Überwachung des Druckstatus kann entweder OEM- (Original Equipment Manufacturer) oder Drittanbieter-Druckersteuerungssoftware verwendet werden.

Die Benutzeroberfläche kann auf eine benutzerfreundlichere Version aktualisiert werden. Es muss darauf geachtet werden, dass das Motherboard sowohl hinsichtlich der physischen Verbindung des Boards als auch hinsichtlich seines Strombedarfs mit dem neuen Bildschirm kompatibel ist. Darüber hinaus muss die Firmware des Boards aktualisiert werden, um den neuen Bildschirm zu unterstützen.

5. Konnektivität

Die Konnektivität eines 3D-Druckers wird dadurch definiert, wie der Benutzer die G-Code-Druckanweisungen an die Steuerung überträgt. Es gibt im Wesentlichen drei Möglichkeiten, eine Verbindung zu einem 3D-Drucker herzustellen:über eine SD-Karte, ein festes Kabel oder über WLAN. Die meisten Drucker werden mit einer SD-Karte und festen Kabelanschlüssen geliefert. WLAN ist jedoch nur auf fortschrittlicheren Druckern verfügbar. Das Upgrade von einer SD-Karte/festem Kabel auf WLAN erfordert oft den Austausch des Motherboards.

6. Extruder

Der Extruder wird verwendet, um Kunststoff von der Filamentspule zu ziehen, ihn durch eine beheizte Kammer zu drücken und dann aus der Düse herauszukommen, um ein Teil zu drucken. Die Extrudereinheit besteht aus einem Schrittmotor, einem federbelasteten Zahnrad zum Greifen des Kunststoffs, einem heißen Ende und einer Düse. Die drei Haupttypen von Extrudern sind:

• Direktantrieb: Extruder mit Direktantrieb werden typischerweise über dem heißen Ende und der Düse montiert. Diese Arten von Extrudern drücken den Kunststoff direkt in das erhitzte Ende und aus der Düse.
• Bowden: Der Extruder ist fest am Druckerrahmen montiert. Ein Bowden-Extruder drückt den Kunststoff durch einen langen, flexiblen Schlauch zum heißen Ende. Dadurch kann der Drucker schneller drucken, da weniger Gewicht in der Nähe der Düse vorhanden ist.
• Dual-Extruder: Zwei separate Extruder sind nebeneinander positioniert und liefern jeweils ein anderes Material. Dies können beliebige andere Farben sein, oder es kann ein einzelner Extruder zum Drucken der Teileträger verwendet werden. Sowohl Direktantriebs- als auch Bowden-Extruder können für die Doppelextrusion eingerichtet werden.

Die Aufrüstung eines Direktantriebs auf einen Bowden-Extruder ist relativ einfach durchzuführen. Es sind nur wenige zusätzliche Halterungen und Rohre erforderlich. Das Upgrade auf Dual-Extrusion hängt davon ab, wie viele Schritttreiber auf dem Motherboard untergebracht werden können. Es werden außerdem Anschlusspunkte für zusätzliche Lüfter, Hot-Ends und Temperatursensoren benötigt.

Eine Illustration eines Extruders/Hot-Ends.

7. Motion Controller

Der Motion Controller ist der Mechanismus, mit dem das heiße Ende des Druckers entlang der drei Achsen bewegt wird, die zum Drucken eines Teils erforderlich sind. Ein Schrittmotor wird zur Steuerung der Bewegung verwendet, da er eine präzise Positionierung gewährleisten kann. Schrittmotoren erzeugen jedoch eine Drehbewegung. Diese Drehbewegung wird entweder über eine Antriebsschraube oder einen Zahnriemen in eine lineare Bewegung umgewandelt. Die z-Achse wird fast immer mit einer Kraftspindel angetrieben, wohingegen die x- und y-Achse mit Zahnriemen angetrieben werden können.

Es ist selten notwendig, den Motion Controller aufzurüsten. Die Schrittmotoren der Originalausrüstung sind in der Lage, die Position der Druckköpfe mit großer Genauigkeit zu steuern.

8. Druckmaterial

Typische FDM-3D-Drucker können mit einer Vielzahl von Materialien in Form von Filamentrollen drucken. Diese können einen Durchmesser von 1,75 mm oder 3 mm haben. Nachfolgend sind einige allgemeine Kategorien von Kunststoffen aufgeführt, die bedruckt werden können:

• Thermoplaste: Thermoplaste wie PLA, ABS und PETG gehören zu den am häufigsten verwendeten Rohstoffen.
• Thermoplastische Elastomere: Elastomere sind Materialien, die nach dem Drucken noch flexibel sind, ähnlich wie Gummi. Diese Arten von Kunststoffen können schwierig zu drucken sein, erfordern einen Extruder mit Direktantrieb und sind teurer.
• Gefüllte Thermoplaste: Gefüllte Thermoplaste umfassen eine breite Palette von Materialien, die eine Mischung aus Thermoplasten und zusätzlichen Füllstoffen wie Metallpulver, Kohlefasern oder Sägemehl sind. Diese werden hauptsächlich verwendet, um Teile mit einem einzigartigen Aussehen zu schaffen und eine verbesserte Festigkeit zu gewährleisten.

Um mit unterschiedlichen Filamenten zu drucken, sind selten Maschinenaufrüstungen erforderlich. In manchen Fällen ist jedoch spezielles Zubehör erforderlich. Beispielsweise kann es bei Kunststoffen wie ABS von Vorteil sein, ein Gehäuse mit einem Belüftungsrohr zum Drucker einzubauen.

9. Druckbett

Das Druckbett ist der Bereich, in dem das gedruckte Teil aufgebaut wird. Druckbetten können eine Größe von 200 x 200 mm bis 1 m x 1 m haben. Das Druckbett wird häufig entlang der y-Achse hin und her bewegt. Auf dem Druckbett können abnehmbare Platten angebracht sein, die die Haftung des Drucks am Bett verbessern und das Entfernen des Teils nach dem Drucken erleichtern.

Neben dem Hinzufügen einer abnehmbaren Platte zur Verbesserung der Haftung sind für ein Druckbett einige Upgrades verfügbar. Die Größe des Druckbetts ist abhängig vom Rahmen des Druckers.

Eine Abbildung einer 3D-Drucker-Bauplatte.

10. Feeder-System

Das Zuführsystem ist das Rohrnetz, über das Filamentmaterialien in den Extruder gelangen und aus der beheizten Düse austreten. Mit dem richtigen Zuführsystem ist Mehrfarbendruck möglich, ohne dass ein Dual-Extruder erforderlich ist. Ein Zuführsystem ist ein spezialisierter Prozess und kann zu einem vorhandenen Drucker hinzugefügt werden.

Eine Illustration eines Feeder-Systems.

Was sind 3D-Druckteile?

Unter 3D-Druckteilen versteht man alle Komponenten, die für die Funktion eines 3D-Druckers erforderlich sind. Dazu gehören unter anderem Extruder, Motherboards, Netzteile und Benutzeroberflächen.

Wo werden 3D-Druckteile hergestellt?

Die überwiegende Mehrheit der 3D-Druckerteile wird in China hergestellt.

Was ist der wichtigste Aspekt beim 3D-Druck von Teilen?

Der wichtigste Aspekt beim 3D-Druck von Teilen besteht darin, die Maschinenspezifikationen an Ihre Anforderungen anzupassen. Studieren Sie die Spezifikationen des Druckers, der zum Kauf in Betracht gezogen wird, um festzustellen, ob er die erforderliche Druckaufgabe ausführen kann.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu 3D-Druckern.

„Ein 3D-Drucker fungiert als integriertes elektromechanisches System, in dem Bewegungssteuerung, Temperaturregelung und Materialauftrag in kontinuierlicher Koordination arbeiten. Die Steuerplatine führt Druckbetriebsbefehle aus, verwaltet die Stromverteilung an Schritttreiber und synchronisiert die Positionsrückmeldung über alle Achsen. Mechanische Toleranzen in der Rahmen- und Bewegungsbaugruppe wirken sich direkt auf die Maßhaltigkeit und Oberflächengüte aus. Die thermische Stabilität im Hotend und in der Bauplattform regelt die Schichthaftung und die gesamte strukturelle Integrität. Die Präzision der additiven Fertigung hängt letztendlich von der Kalibrierung und Wechselbeziehung dieser Subsysteme, wo Software Parameter lassen sich direkt in messbare physische Ergebnisse umsetzen.“

So identifizieren Sie 3D-Druckteile

Auf einigen 3D-Druckerteilen ist eine Seriennummer aufgedruckt. Das gilt insbesondere für elektronische Komponenten wie Extruder oder Motherboards. Druckerhersteller listen in der Regel auf ihren Websites Ersatzteile und deren Standorte zum Kauf auf.

So montieren Sie 3D-Druckteile

Der einfachste Weg, 3D-Druckerteile zusammenzubauen, besteht darin, Online-Anweisungen zu befolgen, insbesondere die des Drucker-OEMs. OEM-Bedienungsanleitungen enthalten häufig eine Explosionsansicht aller 3D-Druckerteile, die den Montageprozess erleichtern können.

Häufig gestellte Fragen zu 3D-Druckmaschinenteilen

Ist der Zusammenbau von 3D-Druckteilen schwierig?

 Ein einfacher 3D-Drucker erfordert einige grundlegende technische Fähigkeiten und es kann Stunden dauern, ihn von Grund auf zusammenzubauen. Die meisten Hersteller stellen ausführliche Videoanleitungen zum sicheren Aufbau des Druckers zur Verfügung. Bei der Arbeit mit elektrischen Teilen und Systemen ist besondere Vorsicht geboten.

Wo können wir 3D-Druckteile kaufen?

3D-Druckerteile können bei fast jedem großen Online-Händler wie Amazon, AliExpress oder Banggood gekauft werden. Lokale 3D-Druckereien haben möglicherweise Komponenten auf Lager, die mit einem geringen Aufschlag erworben werden können. Eine einfache Google-Suche mit den Schlüsselwörtern „3D-Druckerteile in meiner Nähe“ kann Ihnen dabei helfen, herauszufinden, wo Sie Druckerteile kaufen können.

Wie viel werden 3D-Druckteile kosten?

Die Kosten für 3D-Druckerteile hängen vom gekauften Teil ab. Der teuerste Teil ist oft das Motherboard und die dazugehörigen Komponenten. Ein typisches Motherboard kostet zwischen 44 und 75 US-Dollar. Bedenken Sie, dass ein kompletter 3D-Drucker nur 280 US-Dollar kosten kann.

Ist es möglich, 3D-Druckteile aufzurüsten?

Das Aufrüsten von 3D-Druckern ist ein spannendes Hobby, bei dem unzählige Zubehörteile online verfügbar sind. Es gibt auch viele Online-Anleitungen zum Aufrüsten Ihrer 3D-Druckerteile.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurden 10 Kategorien von 3D-Druckmaschinenteilen untersucht und deren Zweck erläutert. Um mehr über den 3D-Druck zu erfahren und wie Xometry bei 3D-Druckerteilen helfen kann, wenden Sie sich an einen Xometry-Vertreter.

Xometry bietet eine breite Palette an Fertigungsmöglichkeiten, einschließlich 3D-Druck und Mehrwertdiensten für alle Ihre Prototyping- und Produktionsanforderungen. Besuchen Sie unsere Website, um mehr zu erfahren oder ein kostenloses und unverbindliches Angebot anzufordern.

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Dean McClements

Dean McClements hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau mit Auszeichnung und über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Fertigungsindustrie. Sein beruflicher Werdegang umfasst wichtige Positionen bei führenden Unternehmen wie Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace und Hyster-Yale, wo er ein tiefes Verständnis für technische Prozesse und Innovationen entwickelte.

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