Was ist ein FDM-3D-Drucker? Konstruktion und Arbeiten mit PDF

Dies ist Die mechanische Post ! und heute würden Sie über Was ist 3D-Druck lesen? Was sind seine Arten? Vorteile und Grenzen des 3D-Drucks und vieles mehr…

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Was ist 3D-Druck?

3D-Druck ist ein additives Fertigungsverfahren, das dabei hilft, solide Modelle mit Hilfe eines 3D-Druckers herzustellen. Diese Volumenmodelle werden zunächst in einer CAD-Software erstellt und dann zum Drucken des Teils an den 3D-Drucker gesendet. Wie der Name Additive Manufacturing schon sagt, werden Schichten aus Filamentmaterial hinzugefügt, um ein dreidimensionales Modell zu bilden.

Wer hat den 3D-Druck erfunden?

Die 3D-Drucktechnologie wurde von Chuck Hull erfunden im Jahr 1983 und gilt als Erfinder der SLA 3D-Drucktechnologie. Wohingegen die FDM-3D-Drucktechnologie von Scott Crump erfunden wurde der Gründer der Firma Stratasys.

Arten der 3D-Drucktechnologie

Im Folgenden sind die Arten der 3D-Drucktechnologie aufgeführt:

• Fused Deposition Modeling (FDM)
• Stereolithographie (SLA)
• Maskierte Stereolithographie (MSLA)
• Selektives Lasersintern (SLS)
• Digitale Lichtverarbeitung (DLP)
• Multi-Jet-Fusion (MJF)
• Direktes Metall-Lasersintern (DMLS)
• Elektronenstrahlschmelzen (EBM) 
• Laminierte Objektherstellung (LOM)

Heute besprechen wir ausführlich die gebräuchlichste Art des 3D-Drucks, d. h. Fused Deposition Modeling (FDM).

Was ist FDM-3D-Druck?

Das Fused Deposition Modeling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein Kunststofffaden erhitzt und Schicht für Schicht von unten nach oben durch eine Düse extrudiert wird. Wenn der Kunststoff abkühlt, verfestigt er sich und somit wird das 3D-gedruckte Teil erhalten.

Hauptkomponenten des FDM-3D-Druckers

Der FDM- oder FFF-3D-Drucker hat die folgenden Hauptkomponenten:

• Filamentspule
• Extruder mit Heizelement
• Feeder
• Schrittmotormechanismus
• Plattform erstellen

Bild von – Lemio, GFDL, über Wikimedia Commons

Filamentspule

Die Filamentspule ist eine Drahtspule aus thermoplastischem Kunststoff mit kreisförmigem Querschnitt. Das Filament ist in verschiedenen Farben erhältlich.

Bild von – Maurizio Pesce aus Mailand, Italien, CC BY 2.0, über Wikimedia Commons

Extruder mit Heizelement

Der Extruder mit Heizelement bewirkt, dass das thermoplastische Filament weich wird und dann durch eine Düse extrudiert wird.

Feeder

Der Zuführmechanismus wird verwendet, um das Filament kontinuierlich dem Extruder zuzuführen.

Schrittmotormechanismus

Eine Reihe von Schrittmotoren werden verwendet, um die Bewegungen des Extruders und der Bauplattform in X-, Y- und Z-Richtung bereitzustellen und zu steuern.

Plattform bauen

Die Bauplattform des 3D-Druckers ist der Ort, an dem das 3D-Teil gedruckt wird.

Funktionsweise von FDM-Druckern (Fused Deposition Modeling):

Bild von – Paolo Cignoni, CC BY-SA 4.0, über Wikimedia Commons

Das Teil, das 3D-gedruckt werden soll, wird zunächst in einer CAD-Software entworfen.

Danach wird es als Datei im .STL-Format exportiert.

Diese .STL-Datei wird dann an eine Slicing-Software für zB:Cura gesendet. In der Slicer-Software können Sie die Druckparameter wie Schichthöhe, Temperatur des Filaments usw. steuern.

Nach dem Einstellen der Parameter wird die Datei dann auf einer SD-Karte gespeichert und dann in den 3D-Drucker eingelegt. Oder einige 3D-Drucker können direkt über USB angeschlossen werden.

Datei im 3D-Drucker auswählen und entsprechend einstellen.

Der Zuführmechanismus des 3D-Druckers nimmt das Filament auf und schickt es zum Extruder, wo es auf die eingestellte Temperatur erhitzt wird.

Das Filament wird dann Schicht für Schicht auf die Bauplattform extrudiert. Die Schrittmotoren steuern die Bewegung der Düse sowie der Bauplattform entsprechend.

Materialien, die 3D-gedruckt werden können

Die folgenden Materialien werden häufig für den 3D-Druck verwendet:

• Kunststoff aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
• Polyethylenterephthalat (PET)
• Polycarbonat
• Nylon
• Kohlefaser
• Harze etc.

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Anwendungen des 3D-Drucks 

Die folgenden sind die Anwendungen des 3D-Drucks:

3D-gedrucktes Modell einer Dampfturbine | Bild von – CMitchell, CC BY-SA 4.0, über Wikimedia Commons

• 3D-Druck wird in der Automobilindustrie vom Prototyping bis zum Drucken von Ersatzteilen eingesetzt.
• In der Schuhindustrie nutzen Marken wie Adidas, Nike usw. diese Technologie zum Bedrucken von Schuhen.
• Heutzutage werden auch Brillen in 3D gedruckt.
• 3D-Druck wird für medizinische Zwecke wie das Drucken von Implantaten, das Drucken von Kronen und Zahnprothesen in der Dentalindustrie, Roboterarme usw. verwendet.
• In der Bildungsbranche wird es zum Drucken von 3D-Modellen zum besseren Verständnis und zu Lehrzwecken verwendet.
• Der 3D-Druck wird auch häufig für Prototyping-Zwecke verwendet.

Vorteile des 3D-Drucks 

Im Folgenden sind die Vorteile des 3D-Drucks aufgeführt:

• Hohe Flexibilität.
• Komplexe Teile können einfach hergestellt werden.
• Materialverschwendung wird reduziert.
• Konstante Qualität der gedruckten Teile.
• Schnelle Produktionsrate.
• Änderungen im Design können problemlos vorgenommen werden.

Nachteile des 3D-Drucks 

Die Nachteile des 3D-Drucks sind:

• Der Energieverbrauch von 3D-Druckern ist hoch.
• 3D-Drucker sind teuer mit einer hohen Anfangsinvestition.
• Im Moment kann eine begrenzte Anzahl von Materialien gedruckt werden.
• Beim 3D-Drucken entstehen giftige Emissionen.
• Es gibt Einschränkungen bei den Oberflächen, die mit dem 3D-Druck erzielt werden können.

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Fazit

Der 3D-Druck hat das Potenzial, die Fertigungsindustrie zu revolutionieren. Der 3D-Druck hat in vielen Bereichen eine gute Reichweite. 3D-Druck kann die Fertigungstechnologie der Zukunft sein. Im Moment ist die Technologie vergleichsweise teuer, was einer der größten einschränkenden Faktoren ist, aber mit Fortschritt und immer mehr Menschen, die sich damit vertraut machen, kann dieses Problem angegangen werden.
Das ist also ein Überblick über den 3D-Druck.
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