Übersicht 3D-Druck Verfahren

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein Verfahren bei dem pulverförmiges Grundmaterial Schicht für Schicht mittels Laser verbunden wird.

Beim STL (Stereolithographie) Verfahren fährt ein Laser analog der zu druckenden Kontur über zähflüssiges Harz. Das Werkstück wird Schicht für Schicht abgesenkt und die erforderlichen Flächen mittels UV-Laser ausgehärtet.

Beim FDM (Fused Deposition Molding) wird durch das Extrudieren eines aufge-schmolzenen, drahtförmigen Grundwerkstoffs (ABS, PC, PPSU) das Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut. Eine Rolle sorgt für das Auftragen des Stützmaterials, eine weitere Rolle unterstützt den eigentlichen Aufbau des Urmodells.

Eine Walze verteilt eine hauchdünne Schicht gipsartiges Pulver auf der Druckplatte. Tintenstrahldruckköpfe drucken mit Farbbinder die erste Schicht in das Pulver, wobei sich Pulver und Tinte vermischen und zusammen verhärten. Die Trägerplatte wird nach jeder Schicht abgesenkt und jeweils eine neue Schicht Farbbinder aufgetragen.

Beim Vakuumgießen werden die Prototypen (meistens aus 3D-Druckverfahren) zunächst in einer Silikonkautschuk-Form gegeben. Diese wird unter Vakuum erwärmt. Durch die Erwärmung entweicht nicht nur die in dem Silikon enthaltene Luft, sondern gleichzeitig wird auch die Form fest. Zur Herstellung der Abgüsse lassen sich Kunststoffe, niedrig schmelzende Metalllegierungen sowie schmelzfähige Wachsmaterialien verwenden.

Beim Laminated Object Manufacturing (LOM) wird aus einer Endlosbahn von kleberbeschichtetem Material mit Hilfe eines Lasers die Kontur des Modells ausgeschnitten und durch eine beheizte Laminierrolle Schicht für Schicht miteinander verklebt. Derzeit wird vor allem Papier dazu verwendet. Erste Anwendungen existieren auch für Kunststofffolien, Metall- und Keramikmaterialien bilden einen aktuellen Forschungsgegenstand.

Beim MJM (Multi Jet Modeling) verwendet man ein Acryl Photopolymer erhitzt und durch Nano-Jets auf die Bauplattform “getröpfelt”. Dort erhärtet dies sofort und wird nochmals mit UV nachgehärtet. Support-Strukturen werden automatisch generiert. Als Trägermaterial wird ein Wachs verwendet, welches eine geringere Schmelztemperatur als das Bauteilmaterial hat und sich somit leicht ausschmelzen lässt.

Das Verfahrensprinzip beim DMLS (Direktes Metall-Lasersintern) ähnelt dem des Lasersintern von Kunststoffen, unterscheidet sich jedoch im Detail. Es wird ein feines pulverförmiges Metall durch einen CO2 Laser lokal aufgeschmolzen. Nach dem Abkühlen verfestigt sich das Metall wieder. Die jeweilige Kontur der Prototypen wird durch Ablenken des Laserstrahls mittels einer Spiegelablenkeinheit erzeugt.

Die hauchdünnen Schichten, bestehend aus flüssigem Photopolymer, werden mit UV-Licht ausgehärtet. Bei Bedarf lassen sich verschieden farbliche Kunststoffe von transparenten weiss bis undurchsichtigem Schwarz in unterschiedlichen Shorehärten drucken. Bei Hohlräumen und Überhängendem Material wird zusätzlich als Stütze ein Supportmaterial als Platzhalter gedruckt, das sich anschließend mechanisch entfernen lässt.