Wer mit dem 3D-Druck beginnen will, sieht sich mit einer Fülle von neuen Fachbegriffen konfrontiert. Wir geben Ihnen eine Einstiegshilfe.
Ein 3D-Drucker ist ein Gerät zur additiven Fertigung von Werkstücken. Additiv bedeutet, dass das Gerät das Werkstück zusammenfügt. Eine CNC-Fräse hingegen arbeitet subtraktiv, nimmt also Material weg. Bei einem 3D-Drucker ist es theoretisch nötig, den Druckkopf in allen drei Dimensionen im Raum zu positionieren. Bei den meisten realen Modellen hat der Druckkopf jedoch nur zwei Freiheitsgrade, für die dritte Achse bewegt er das Werkstück selbst.
Filament
Das Material, mit dem Sie drucken, heißt Filament. Es gibt viele unterschiedliche Sorten, die sich für den 3D-Druck eignen. Allen gemein ist, dass der Drucker sie schmilzt und dass sie bei Raumtemperatur wieder aushärten. Von Schokolade über faserverstärkte Kunststoffe bis hin zu Metallen eignet sich vieles zum Drucken.
In Hobbybereich kommen überwiegend zwei Kunststoffe zum Einsatz, Polylactide (PLA) und Acrylnitril-Butadien-Styro (ABS). Beide Werkstoffe sind leicht hygroskopisch, das heißt, ihr Wassergehalt erhöht sich beim Lagern. Das hat negative Auswirkungen auf die Qualität der Ausdrucke. Zum einen wird das Material spröde; dadurch bricht es, wenn der Drucker es zum Druckkopf fördert. Zum anderen verdampfen die Wassereinlagerungen beim Drucken, was zu einem ungleichmäßigen Materialfluss führt. Daher sind Filamente immer trocken zu lagern.
Beim Drucken erhitzt das Gerät das Filament auf etwa 200 Grad Celsius. Dann trägt er es Schicht für Schicht auf. Nach dem Druck kühlt das Filament schnell wieder ab. Falls es zu schnell erkaltet, bis der Drucker die nächste Schicht aufträgt, besteht die Möglichkeit, dass beide sich nicht richtig verbinden. Daher verfügen einige Modelle über eine eingebaute Heizplatte, um das Werkstück während des Drucks auf Temperatur zu halten.
Extruder
Die Einheit, die das Filament schmilzt und ausbringt, heißt Extruder. Sie besteht aus der Düse, einem Heizelement und einem Temperatursensor. Letzterer dient dazu, die Temperatur beim Druck zu regeln. Bei einigen 3D-Druckern ist auf den Extruder die Filament-Fördereinheit mit verbaut. Das macht den Druckkopf allerdings schwerer, und er ist aufgrund der zusätzlichen Masse nicht mehr so schnell.
Bei anderen Modellen ist die Fördereinheit fest am Gehäuse verbaut, und das Filament läuft durch einen Schlauch zum Extruder. Das hat den Vorteil, dass der Druckkopf insgesamt leichter ist. Es kommt aber vor, dass das Filament im Schlauch bricht. Das bedeutet dann eine Menge Ärger.
Chassis
Der 3D-Drucker arbeitet umso präziser, wenn alle seine statischen Elemente möglichst stabil miteinander verbunden sind. Je stabiler das Chassis ausfällt, umso besser. Schon ein kleines Spiel der einzelnen Elemente macht das Ergebnis unter Umständen unbrauchbar.
Am Chassis sind die Motoren befestigt, die den Druckkopf positionieren. Hier kommen hochpräzise Schrittmotoren zum Einsatz. Die Information, wie sie sich bewegen sollen, bekommen sie vom Mainboard des 3D-Druckers. Das wandelt die Kommandos aus der Druckdatei in elektrische Impulse für die Motoren um. Die Ansteuerelektronik für die Schrittmotoren befindet sich ebenfalls auf dem Mainboard.
Druckdatei
Der 3D-Drucker versteht nur einfache Kommandos, die die Position des Druckkopfs enthalten. Diese Kommandos sind im sogenannten Gcode-Format abgespeichert. In der Datei stehen unter anderem Informationen darüber, wie viel Filament der Drucker fördern soll.
Gcode-Dateien sind nicht portabel. Für jeden 3D-Drucker-Typ gilt es, diese neu zu erstellen, damit sie Hardware-spezifische Details des Druckers berücksichtigen. CNC-Fräsen unterstützen ebenfalls das Gcode-Format.
3D-Modell
Das 3D-Modell ist die Grundlage des Drucks. Sie können die Modelle selbst erstellen, sie aus dem Internet herunterladen oder einfach ein existierendes Objekt einscannen. Ein 3D-Scanner erfasst allerdings nur die Oberfläche eines Objekts; Hohlräume oder kleine Überhänge führen schnell zu Problemen.
