Ziel der Unit: Ich verstehe wie der 3D-Druck funktioniert, wofür er verwendet wird und warum er wichtig ist, indem ich diese erklären kann.
Kompetenzen:
- 1. Was ist der 3D-Druck
- 2. Funktionsweise des 3D-Drucks
- 3. Vorteile des 3D-Drucks
- 4. Folgekosten des 3D-Drucks
- 5. 3D-Druckverfahren
Blog erstellen – 3D Druck
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- Dokumentiere deine Arbeit mit dem 3D Drucker in deinem Blog (mache Fotos, schreibe auf etc.)
1. Was ist der 3D Druck?
3D-Druck ist ein Oberbegriff, mit denen sich Objekte von einem Computerprogramm ausgehend dreidimensional erschaffen lassen.
Bei einem klassischen Computerdrucker wird Tinte oder Toner auf ein Blatt Papier aufgebracht und so ein Textdokument oder ein Bild erstellt.
Da der Auftrag auf die Papierebene beschränkt ist, reicht es aus, dass sich z.B. ein Druckkopf von links nach rechts bewegt.
Bei einem 3D Drucker ist der Ausdruck dreidimensional. Das bedeutet, das gedruckte Objekt hat neben einer Länge und einer Breite auch noch eine Höhe. Aus diesem Grund arbeitet ein 3D Drucker neben der X-Achse und Y-Achse auch noch mit der Z-Achse.
2. Wie funktioniert der 3D Druck?
Mit einem 3D Drucker werden entweder bereits bestehende, auch selber entworfene, dreidimensionale Objekte in Schichtbauweise hergestellt.
Das Objekt, das Sie drucken möchten, muss also digital als dreidimensionales Modell vorliegen.
Dafür kann man vollständige 3D Entwürfe aus dem Internet herunterladen oder selbst mit einem CAD-Programm wie TinkerCAD oder FreeCAD welche erstellen.
Damit aus der entstandenen CAD-Datei im 3D Drucker ein realer Gegenstand entsteht, wird den Druckern eine geeignete Software beigelegt z.B. UltimakerCura.
Diese berechnet die nötigen Werkzeugbahnen und Befehle für den Drucker.
3. Welche Vorteile bietet der 3D Druck?
Vorteile des 3D-Drucks
- Schnellere und kostengünstigere Produktion, beispielsweise durch geringeren Materialaufwand und Fehlerreduzierung in der Prototypenentwicklung
- Funktionale und komplexe sowie filigrane Druckerzeugnisse bei Bauteilen, Spritzgussformen etc.
- Leichtbaukonstruktion: Mit 3D Druck lassen sich Formen realisieren, die mit klassischen Fertigungsmethoden gar nicht oder nur schwer realisierbar sind. Damit setzen die 3D Konstruktionen hinsichtlich Gewicht, Design und Stabilität neue Maßstäbe.
- Produktion von benötigten Teilen in kurzer Zeit
- Individualisierung: Mit dem 3D Drucker können individuelle Stücke kreiert werden.
- Spaß am Tüfteln und Gestalten
4. Welche Folgekosten entstehen beim 3D Druck?
Zum einen sind da die Anschaffungskosten für den 3D-Drucker. Hinzu kommen Stromkosten und Verbrauchsmaterialkosten.
Stromkosten
Der Stromverbrauch bei einem 3D Drucker schwankt sehr stark. Das liegt daran, dass die Heizungen, Motoren und Lüfter unterschiedliche Schaltzeiten haben. Im Schnitt liegen die Stromkosten bei wenigen Cent pro Stunde.
Verbrauchsmaterial
Im Gegensatz zu den Stromkosten fallen die Kosten für die benötigten Filamente deutlich höher aus. Aber auch hier sind die Preise recht unterschiedlich.
Doch selbst wenn ein Markenfilament weit mehr, als ein billiges Noname-Produkt kostet, sollte man bei der Markenqualität bleiben.
Besonders dann, wenn die zum Filament optimal passende Druckereinstellung gefunden wurde und das dadurch erreichte Druckbild perfekt ist.
5. 3D-Druckverfahren
Freiraumverfahren
Das Freiraum-Verfahren wird auch als Fused Deposition Modeling (FDM) bezeichnet. Das Druckmaterial, Filament genannt, wird in Drahtform einer beheizten Düse (Extruder) zugeführt. Dabei wird es geschmolzen und in der festgelegten Struktur auf ein beheiztes Druckbrett aufgetragen. Dadurch entsteht das typische 3D-Projekt, das wir am Ende vom Brett kratzen.