3D Drucker arbeiten mit 3D CAD (computer-aided design). Rechnergestützt konstruieren sie zunächst ein virtuelles 3D Flächenmodell oder 3D Körpermodell. Die Modelle simulieren geometrische und physikalische Eigenschaften, beispielsweise Spannung, Elastizität, Dichte sowie die elektrische und thermische Leitfähigkeit u.v.m.
3D-Modelle lassen sich im virtuellen Raum wiegen und beleuchten sowie und plastisch umformen. Körpermodelle haben ein Volumen und sie werden aus einfachen geometrischen Figuren erstellt, z.B. Kugel, Pyramide, Quader und Zylinder.
Das Computer-unterstützte Konstruieren und Rekonstruieren der 3D Produkte geschieht mit Hilfe von unterschiedlichen flüssigen und festen Werkstoffen, z.B. Keramiken, Kunststoffe, Kunstharze und Metalle. Anfangs diente der 3D Druck zur Herstellung von Modellen und Prototypen. Sie wurden auch zur Herstellung von Werkstücken in kleine Stückzahlen genutzt.Heute wird die Technologie bei der Herstellung vieler Produkte eingesetzt, z.B. Torten, Schmuck, Spielzeug, Automobile, Flugzeuge, Raumschiffe u.v.m.
Die 3D Technik ist herkömmlichen Verfahren weit überlegen und setzt sich mehr und mehr durch, z.B. in der Serienproduktion von Einzelteilen. Das aufwändige Herstellen von Formen, wie in der Spritzgusstechnik entfällt. Selbst sehr komplexe Formen lassen sich dank 3D Druck massenhaft vervielfältigen.
Im Gegensatz zum Bohren, Drehen und Schneiden gibt es kaum Materialverluste. 3D Drucker arbeiten zudem sehr energieeffizient und schnell.
Typische Techniken im 3D Druckverfahren sind das Elektronenstrahlschmelzen, das selektive Laserschmelzen, das selektive Lasersintern, die Stereolithografie das Digital Light Processing, das Polyjet-Modeling und das Fused Deposition Modeling. Für die verschiedenen Verfahren gibt es mehrere Abkürzungen:
3DP = 3-Dimensional Printing oder Pulverdruck
FDM = Fused Deposition Modeling
LOM = Laminated Object Manufacturing
MJM = Multi-Jet Modeling / Polyjet
SLA = Stereolithografie
SLS = Selektives Lasersintern
3D Drucker arbeiten additiv, d.h. sie bauen das Material Schicht für Schicht zu einem 3D Modell auf. Für verschiedene Betriebssysteme und Anwendungsgebiete gibt es unterschiedliche 3D CAD-Programme, z.B. für Apple iMac oder Windows PC. Diese werden dann u.a. genutzt in der Architektur, Automobilindustrie, Flugzeugbau, Produktdesign, Raumfahrt, Zahnmedizin u.v.m.
Chuck Hull (USA) gelang 1983 mit seiner bahnbrechenden Erfindung des ersten 3D Druckers ein revolutionäres Meisterwerk. Seitdem wurde das additive bzw. generative Druckverfahren immer weiter entwickelt und verfeinert. 3D Drucker werden zunehmend zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken in vielen, verschiedenen Branchen eingesetzt.
Beim "Rapid Manufacturing" wird der 3D Drucks in der Massenproduktion eingesetzt. Ebenfalls rasant schnell verlief die Entwicklung der verwendeten Materialien, z.B. Beton, Lebensmittel, Metall, Papier und Metall etc.
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