Rapid Prototyping durch 3D-Druck

Stereolithographie
Stereolithografie (SLA) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein flüssiges Photopolymerharz mithilfe eines Ultraviolettlasers Schicht für Schicht ausgehärtet und verfestigt wird. Nachdem das gesamte Modell vom Laser „gescannt“ wurde, wird es in einem Ultraviolettofen fixiert, um seine endgültige Form beizubehalten.

SLA hat viele Vorteile, darunter Genauigkeit, relativer Preis und freie Verfügbarkeit. Die Modelle haben außerdem glatte und detaillierte Texturen, sodass sie leicht bemalt oder mit verschiedenen Oberflächen versehen werden können. Sie können SLA-gedruckten Modellen viele feine Details hinzufügen, was mit vielen anderen Verfahren nicht so gut möglich ist. Das Ergebnis ist bis zu einem gewissen Grad auch hitzebeständig.

Der Nachteil ist, dass SLA nicht die stabilsten Modelle erzeugt. Es ist nicht die ideale Lösung, wenn der Rapid Prototype großen Belastungen standhalten muss, und UV-Licht und Feuchtigkeit können seine Qualität ebenfalls beeinträchtigen.

Stereolithografiedrucker können schwer sein, da sie Tanks zur Aufnahme des Photopolymerharzes haben. Die Größe hat einen zusätzlichen Vorteil, denn je größer Ihr Drucker ist, desto größere Modelle können Sie drucken.

Verschmolzen Abscheidung Modellierung
FDM ist aufgrund seiner Einfachheit und Erschwinglichkeit die gängigste und beliebteste 3D-Drucktechnologie. Es ist die Rapid-Prototyping-Technologie, die am häufigsten in Schulen gelehrt und am häufigsten zu Hause für berufliche Zwecke oder zum Vergnügen verwendet wird.

Bei diesem Verfahren wird thermoplastisches Filament, das normalerweise auf einer Spule gekauft wird, in eine Düse eingeführt, wo es geschmolzen und in Schichten auf ein Druckbett extrudiert wird. Diese Schichten bilden das Modell von unten nach oben.

FDM hat mehrere Vorteile, nicht zuletzt die Kosten. Die Maschinen und Filamente sind im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien außergewöhnlich günstig. Sie sind außerdem relativ schnell und die Bauqualität ist anständig.

Leider ist FDM keine gute Lösung für Prototypen, die eine hohe Haltbarkeit erfordern. Die Texturen können auch etwas rau sein, aber Sie können viele Einstellungen anpassen, um dies zu verbessern. Ein weiterer potenzieller Nachteil ist, dass Sie bei Bedarf Stützstrukturen vorbereiten müssen, damit FDM richtig funktioniert, da geschmolzener Kunststoff durchhängt, wenn es keine Stütze gibt.

CNC-Bearbeitung
CNC-Bearbeitung oder computergesteuerte Bearbeitung ist eine weitere typische Rapid-Prototyping-Technik, die häufig verwendet wird, aber im Gegensatz zu den meisten anderen funktioniert. Anstatt ein Modell aus verschiedenen Materialien zu erstellen, beginnt man mit einem Grundmaterial und entfernt mit einer subtraktiven Methode Teile davon.

CNC beginnt mit einem Stangenmaterial (eine elegantere Bezeichnung für „massiver Block“) aus Kunststoff oder Metall. Der Block wird in eine CNC-Drehmaschine oder -Fräse eingespannt, die sich dann um drei Achsen bewegt, um Schicht für Schicht des Rohmaterials abzutragen und so das Modell herzustellen.

Hersteller nutzen CNC häufig, um Modellen den letzten Schliff zu geben, die mit anderen additiven Methoden hergestellt wurden. Es ist jedoch auch möglich, ein Modell ausschließlich mithilfe von CNC-Prozessen zu erstellen.

CNC-Modelle sind bemerkenswert stabil, da sie nicht in Schichten geformt werden. Sie beginnen mit einem massiven Block des von Ihnen verwendeten Materials, sodass das Material seine strukturelle Integrität größtenteils behält. Die Ergebnisse können auch hochglanzpoliert aussehen, oder Sie können nach dem Prozess feine Details von Hand hinzufügen.

Selektives Lasersintern
SLS oder Selective Laser Sintering ist SLA ähnlich, da es einen Laser verwendet, um Ihre schnell erstellten Prototypmodelle in 3D zu drucken. Im Gegensatz zu SLA wird hierfür jedoch ein CO2-Laser anstelle eines UV-Lasers verwendet. SLS verwendet auch Harz in Pulverform statt in flüssiger Form.

Der CO2-Laser „zeichnet“ Ihr Modell Schicht für Schicht in das Pulver und verschmilzt das Pulver zu einer festen Einheit (ein Prozess, der „Sintern“ genannt wird). Das Modell muss nach der Fertigstellung nicht in einem UV-Ofen gebacken werden.

SLS erstellt sehr robuste Modelle. Einige Ingenieure verwenden SLS, um Ersatzteile für größere Maschinen herzustellen, anstatt nur Modelle. Die Kunststoffteile können voll funktionsfähig sein und isotrope mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Prototypen weisen viele feine Details auf.

Allerdings ist die Oberfläche nicht glatt und Ihr Prototyp hat eine raue Oberfläche ohne transparente Optionen. Außerdem ist es schwieriger, Material zu finden als bei anderen 3D-Druckermaterialien. Aber der SLS-Prozess ist so effektiv, dass er zu anderen Rapid-Prototyping-Prozessen geführt hat, die andere Materialien, aber dieselbe Methode wie SLS verwenden.

Direktes Metall-Lasersintern
DMLS steht für Direct Metal Laser Sintering. Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie SLS, verwendet jedoch anstelle von Harzpulver Metallpulver. Mit DMLS können Sie Prototypen aus Aluminium, Edelstahl, Titan, Inconel, maragendem Stahl oder Kobalt-Chrom herstellen. Ein Hochleistungslaserstrahl verschmilzt das Pulver, um Ihr Modell Schicht für Schicht zu „zeichnen“.

Da echtes Metall verwendet wird, eignet sich DMLS perfekt für Schwerlast- und Endprototypprojekte. Es ist ideal, wenn Sie ein Modell wünschen, das großen Belastungen standhält und sich als Produktionseinheit eignet. Mit DMLS wurden bereits viele Modelle 3D-gedruckt, darunter auch eine E-Gitarre aus Titan.