2013-6
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3D Drucken lassen

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3D Drucken lassen

Was sich mit einem 3D – Drucker alles machen lässt

Wer individuell ein 3D-Modell erstellen möchte oder auch sonst gern produktiv ist, für den sind die neuen Druckgeräte ganz sicher eine Offenbarung: Nach Jahren der Forschung und des Einsatzes in der Spezialindustrie kommen nun auch die ersten 3D-Drucker für den Verbraucher heraus und sie bestechen schon jetzt mit Ansätzen und Möglichkeiten, die durchaus das Zeug zu einer nachhaltigen Revolution haben.
Doch der Reihe nach. Grundsätzlich arbeiten die Maschinen, gesteuert durch eine ausgefeilte Software, mit flüssigen oder pulverartigen Werkstoffen und stellen dabei dreidimensionale Stücke her. Es laufen eine Reihe von Schmelz- beziehungsweise Härtungsvorgängen ab und in der Regel werden für 3D-Drucke Kunststoffe, Harze, Metall oder auch Keramik verwendet. Am Ende steht das gewünschte Werkstück und mittlerweile gibt es auch schon die ersten Testläufe für Geräte, die mit kombinierten Druckverfahren arbeiten, also auf den Einsazu verschiedener Stoffe setzen, um unterschiedliche Härten und Farben zu ermöglichen.
Es ist jetzt bereits absehbar, dass ein Ausreifen der Technik den Menschen vor ganz neue Herausforderungen stellt: Lassen sich künftig auch Waffen ganz simpel aus dem PC ausdrucken? Was passiert mit einmaligen Kunstwerken, die im Privathaushalt einfach mal kopiert werden? Wird der Mensch gar zum Schöpfer?
Freilich ist das alles philosophischer Natur und bis zur endgültigen Reife des Verfahrens ist es allemal spannender, dieser Entwicklung zuzusehen. In allen größeren Städten und auch im Internet ist es möglich, auf Auftrag 3D drucken zu lassen und die Kosten bewegen sich dabei meist um die 2 Euro pro Kubikzentimeter.
Zum Einsatz kommt die Technik natürlich industriell, dort lohnt sich der Aufwand ganz besonders. Ein Objekt lässt sich in der Planungsphase schnell produzieren und in Augenschein nehmen, was eine Erleichterung für Forschung und kreative Entwürfe darstellt. Die Produktion ist kostengünstig und erfordert nur den wirklich benötigten Materialeinsatz, allein für die Nachbearbeitung kann weiteres Material zur Härtung erforderlich sein. So profitieren beispielsweise die Biotechnologie vom 3D – Druck, die Medizintechnik (besonders in der Dentaltechnik und in der Herstellung von Hörgeräten) oder auch die Autohersteller. Sie alle nutzen den geringen Aufwand und können Teststücke oder ganze Serien über die neue Technologie herstellen.

 

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3D Modelle Drucken lassen

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3D plotter

Revolution aus dem 3D Drucker?

Kommt die nächste große Revolution der Menschheit aus einer Patrone? Was vieler als bloßer Humbug gilt, beschäftigt mittlerweile Philosophen und andere Wissenschaftler auf der ganzen Welt. 3D-Drucker werden schließlich immer beliebter, 3D drucken lassen ist immer normaler und selbst die ersten erschwinglichen Geräte kommen dieser Tage auf den Markt. Mit Hilfe eines bestimmten Werkstoffs, zum Beispiel Kunstharz oder Keramik, lassen sich dann zuvor berechnete und im Computer erstellte Modelle ausdrucken. Wird der Mensch damit zu einem neuen Schöpfer, zu einem Wesen, das sich irgendwann alles kopieren und selbst herstellen kann? Bekommt das Internet als alternative (Netz)Welt mit dem 3D-Druck endlich jenen Partner, der in mittlerer Zukunft auch das Einkaufen und ganz generell das Herstellen ersetzt?
Schon halten sich einige Leute für berechtigt, heftige Warnungen auszustoßen, sie heben die Risiken, etwa durch den Terrorismus, hervor. Und sicher, wenn der Mensch kreativ werden darf und dabei Unterstützung von flexiblen Maschinen erhält, so ist das natürlich immer auch mit Vorsicht zu genießen.
Theoretisch kann der Mensch mit Hilfe solcher (ausgereiften) Geräte sich im Netz inspirieren lassen, die Infos direkt an den Drucker übertragen und sich seine Wunschträume zumindest plastisch verwirklichen. Freilich liegt das noch fern und es ist auch nicht klar, ob es jemals dazu kommt. Bisher ist ein solcher 3D-Druck ziemlich aufwenig, erfordert nicht zu unterschätzenden Materialeinsatz und es wird sich auch in ein paar Jahren noch lohnen, einen serienmäßig produzierten Teller aus Plastik im Handel zu kaufen als ihn sich zu Hause aus dem Drucker zu holen. Doch sollte man gleichzeitig diese Entwicklung auch nicht unterschätzen und die Geräte keinesfalls verteufeln oder in ihrer Verbreitung behindern. 3D-Printer bieten viele Möglichkeiten und werden ihre ganze Vielfalt erst richtig ausspielen können, wenn es Maschinen gibt, die Kombinationen von Werkstoffen in der Herstellung zulassen und die dabei trotzdem energieeffizient und sauber arbeiten. Bis dahin freilich ist noch ein weiter Weg und bis auf Weiteres bleiben die Kosten hoch, die Geräte teuer und wenig flexibel. Die Bahn jedoch ist längst geschlagen und man darf gespannt sein, welche Veränderungen die Welt durch die 3D-Geräte durchlaufen wird.

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Rapid Prototyping

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3D modell drucken

Über das Druckverfahren „rapid prototyping“

Immer mehr Leute legen sich einen 3D-Drucker zu und nutzen dessen geniale Möglichkeiten zur Herstellung idealer Werkstücke. Noch sind die Vorstellungen Grenzen gesetzt, denn die Geräte stehen noch am Anfang und können beispielsweise noch keine unterschiedlichen Grundstoffe miteinander kombinieren und dadurch Farben oder Härtegrade variieren. Doch dürfte es nicht mehr lange dauern, bis auch diese Verfahren für den Verbraucher zugänglich werden, in den Laboren jedenfalls arbeiten Wissenschaftler bereits mit spektakulären Weiterentwicklungen des 3D-Kopierers.
Trotzdem sind die aktuellen Verfahren eine Menge Wert, da gerade in der Industrie der Aufwand zur Herstellung von Spezialteilen und sogar ganzer Serien weitaus geringer ist als bei ähnlichen Methoden wie etwa dem Spritzgussverfahren. Der Energieverbrauch ist deutlich niedriger, da zum Beispiel auch das verwendete Material (bisher meist Kunststoff oder Spezialharz) nur in genau jener Menge benötigt wird, wie zuvor am Computer ermittelt. Das verringert zugleich den Abfall.
Besonders schnell arbeitet dabei die „Schnelle Fertigung“, die auch als Rapid Manufacturing oder mit den Spezialbegriffen Rapid Tooling oder Rapid Prototyping bezeichnet wird, wobei die beiden letzten genannten Verfahren eine etwas differenzierte Methodik darstellen. Hinter diesen schnellen Verfahren verbirgt sich die flexible und zügige Herstellung von Bauteilen oder auch ganzen Serien. Damit verbunden ist eine vorherige Simulation, die den genauen Bedarf und die Umsetzung berechnet beziehungsweise darstellt. Prozesse lassen sich optimieren und kostengünstiger umsetzen. Die individuellen Anforderungen der Kunden können sofort umgesetzt werden und das geschieht stets mit geringstem Aufwand an Material und Personal.
Vor allem die Medizintechnik setzt bisher auf die schnelle Fertigung, etwa bei der Produktion kleinster Teile für Hörgeräte oder im Bereich der Dentaltechnik. Der Vorteil liegt in der beschriebenen Simulation, was eine individuelle Umsetzung möglich macht und Anpassungsfehler, etwa bei Kronen, ausschließt. Es ist von einer ständigen Verbesserung der Technologie auszugehen, wobei eine Verlagerung des Prozesses an den Endverbraucher, wie sie manche Apologeten des 3D-Drucks schon verkünden, eher unwahrscheinlich sein dürfte. Schließlich erfordert auch das beste Werkstück und das gerade in der Medizin immer eine Anpassung und Überprüfung durch den Spezialisten. Rapid Manufacturing ermöglicht zwar eine passgenaue, flexible und schnelle Herstellung und ermöglicht es dem Menschen, kreativ zu wirken, die Anwendung der ausgedruckten Produkten freilich erfordert in der Regel auch weiterhin ein fachliches Urteil.

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WinCAP Wizard

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3d print service

3D – Drucker in der Anwendung

Betrachten wir das neue Verfahren des 3D Prints einmal in der Nahaufnahme: Mit Hilfe eines Computerprogramms wird das gewünschte Stück, welches ausgedruckt werden soll, simuliert und für den Herstellungsprozess abgeglichen. Danach setzt sich der 3D-Drucker in Gang und schichtet nach und nach mittels Schmelz- und Härtungsvorgängen das Endprodukt auf. Wer sich beispielsweise eine geometrische Form produzieren lässt, der braucht darauf auch nicht lange zu warten, allein sehr komplexe Gestaltungen benötigen Zeit und in der Regel auch spezielle Maschinen, die so für den Privatkunden noch gar nicht erhältlich sind. In der Forschung wird mittlerweile mit verschiedenen Härtungen und mit Farben experimentiert und es ist davon auszugehen, dass die entsprechenden Geräte die heute erhältlichen Drucker ablösen werden. Was sich dann alles machen lässt, ist noch überhaupt nicht abzuschätzen!
Fakt ist, dass die 3D-Maschinen nun für jedermann erhältlich sind und sich damit, so ein Bericht, sogar (einfache) Waffen produzieren lassen. In Amerika wurde sogar die Regierung aktiv und verbot die Veröffentlichung entsprechender Grundlagen und Anleitungen im Internet. Wenn der Mensch herstellen kann und darf, was er möchte, dann sind offensichtlich alle Grenzen irrelevant!
Doch das Verfahren wurde schließlich nicht für Terroristen und Verbrecher entwickelt, sondern in erster Linie für die Industrie. Deren Fertigungsprozesse sind mit Hilfe der Drucker viel einfacher, schneller und vor allem flexibler zu steuern und der bei anderen, früheren Verfahren hohe Materialaufwand, bedingt durch Fräsen oder Schneiden, ist Geschichte. Freilich, oft genug muss ein 3D-Werkstück noch ein wenig nachbearbeitet werden, etwa in puncto Festigkeit und Form. Doch die heute zur Verfügung stehenden Grundstoffe (Harze, Metalle, Keramik und Kunststoffe) bilden in der Regel bereits genau jene Festigkeit aus, die für den Gebrauch des Werkstücks nötig ist. Das ist revolutionär, ohne Frage, und gerade Forschung und Wissenschaft werden von diesen Verfahren ungemein profitieren. Es lassen sich schon bald komplexe Organe drucken und begutachten, das Studium und das Experiment selbst dürfte einfacher werden, da man jeden Feldversuch auch mit Werkstücken aus dem 3D-Drucker erst einmal simulieren kann.
Zu den bedeutsamsten Techniken gehören etwa das Laserschmelzen, die Stereolithographie oder das Polyjet Modeling, wobei die Methode natürlich immer vom verwendeten Werkstoff und vom beabsichtigten Ergebnis abhängt.

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ID Wizard & Tools

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Modell drucken lassen

Kosten eines 3D – Drucks

Wer sich keinen eigenen 3D-Drucker leisten kann oder will, der findet in Berlin und anderswo eine ganze Reihe von Anbietern, die diesen Service offerieren. Das Verfahren ist mittlerweile hinlänglich bekannt und es gibt schon ein paar wirklich gute Geräte, mit denen sich hervorragende Drucke, etwa für Architekturmodelle, bewerkstelligen lassen. Freilich sind die Drucker recht teuer und die Anschaffung für den Privathaushalt lohnt sich nur bedingt. Das hängt auch mit der Verfahrensweise selbst zusammen, die bisher nur den Einsatz einzelner Werkstoffe erlaubt, während komplexe Drucke natürlich verschiedene Stoffe nötig hätten.
Wendet man sich deshalb für den 3D-Druck an einen Händler, darf man dort Kosten erwarten, die in engem Zusammenhang mit dem zu verbrauchenden Volumen stehen: Wieviel Material ist zur Herstellung nötig und wie lange dauert das? Ein guter Anbieter wird ausführlich über den 3D Druck print Service informieren und dabei helfen, das benötigte Volumen auch optimal zu nutzen.
In der Regel wird in der Produktion auf das sogenannte Rapid-Prototyping gesetzt, dass besonders schnell und effektiv arbeitet. Man muss sich auf Kosten für das Material, die Datenverarbeitung und die schließliche Nachbearbeitung einstellen. Gerade das Auslösen und Reinigen und vor allem das Festigen sind nicht ganz ohne und natürlich variieren diese Aspekte der Nachbearbeitung von Objekt zu Objekt erheblich. Einfache Formen lassen sich schnell herstellen, etwa geometrische Bilder, während Modelle von Tieren und Pflanzen erheblich mehr Aufwand erfordern. Das gilt beispielsweise auch für anatomische Nachbildungen für die Chirurgie.
Je nach Stückzahl wird über die Auslastung der Maschinen entschieden, was ebenso Einfluss auf den Preis hat und wenn sich eine gewünschte Kleinserie relativ gleichmäßig verteilen lässt, bleiben auch die jeweiligen Kosten relativ konstant. Wird hingegen zusätzlicher Bauraum benötigt, kann dies den Preis natürlich wieder erhöhen!
Sparen lässt sich hingegen bei der Lieferzeit: Wer sein Objekt rechtzeitig bestellt und der 3D-Druckerei Zeit für die Herstellung gibt, der profitiert von der Anfertigung gleichzeitiger Stücke von anderen Kunden und drückt dadurch den Preis. Die Auslastung entscheidet!
Als durchschnittlicher Preis gelten 1-3 Euro pro Kubikzentimeter, das betrifft Polymergips wie Kunststoffe als Grundmaterial gleichermaßen.