Posted 27. Juli 2024

3D-Druck Anleitung

Mit einem modernen 3D-Drucker kann man in kürzester Zeit eigene gedankliche Ideen zu realen Objekten umsetzen. Der Weg dorthin erfordert jedoch auch einige Zwischenschritte und zusätzliche Softwaretools. Eine 3D-Druck Anleitung wird nachfolgend erklärt.

Konstruktion

Am Anfang eines jeden 3D-Drucks steht immer die Konstruktion des jeweiligen Modells bzw. die kreative gedankliche Ausarbeitung und digitale Umsetzung einer Modellidee. Dafür werden heutzutage moderne CAD-Konstruktionsprogramme und Computer eingesetzt.

Es gibt neben großen, bekannten und kostenpflichtigen Programmen wie z. B. Creo, Catia oder Inventor auch kostenlose CAD-Freeware mit denen 3D-Modelle ganz passabel erstellt werden können. Zu nennen sind hier bspw. FreeCAD, SketchUp und Fusion 360.

Wichtig ist bei jeder 3D-Druck gerechten Konstruktion jedoch die Einhaltung bestimmter Konstruktionsregeln. Durch die Umsetzung der Richtlinien verbessert man die Qualität des gedruckten Modells erheblich und die Gefahr von teuren Fehldrucken wird verringert.

Ist das CAD-Modell erstellt, kann die Modelldatei in einem bestimmten Dateiformat abgespeichert werden. Für den 3D-Druck relevant ist dabei vor allem das STL-Format. Die CAD-Software ermöglicht normalerweise immer ein einfaches abspeichern des Modells als .stl-Datei. Anschließend muss man genau diese Datei an einen sog. Slicer übergeben.

Wie die Konstruktion mit einem professionellem CAD-System aussieht und welche Punkte dabei zu beachten sind, habe ich in einem eigenen Artikel beschrieben.

Zum Artikel

Slicing

Der Slicer ist ebenfalls ein Softwaretool. Es gibt viele verschiedene Slicer zum freien Download. Jeder hat dabei seine eigenen Vor- und Nachteile. Einen umfangreichen, jedoch kostenpflichtigen Slicer bietet Simplify 3D. Ein kostenloses und relativ umfangreiches Tool wird mit Slic3r geboten.

Der Slicer teilt das Modell prinzipiell in einzelne dünne Schichten auf, welche von einem 3D-Drucker schließlich Schicht für Schicht abgefahren werden. Dabei erzeugt die Software für jede Schicht einen sog. G-Code, der die Bewegungsinformationen für den 3D-Drucker enthält.

Der G-Code ist eine standardisierte NC-Programmiersprache, welche vom Drucker gelesen und in echte Aktionen umgesetzt werden kann. Der Slicer ist somit die Verbindungssoftware zwischen 3D-Modell sowie 3D-Drucker und ein elementarer Zwischenschritt auf dem Weg zum 3D-Druck eines Bauteils.

Neben dem schichtweisen Aufteilen und dem Umwandeln der Informationen in G-Code besitzen die meisten Slicer zudem noch weitere Funktionen, z. B.:

• Supportstrukturen generieren,
• Temperaturen einstellen,
• 3D-Modelle auf Fehler prüfen und geeignet im Bauraum des Druckers positionieren
  

3D-Druck

An diesem Punkt kommt der eigentliche 3D-Druck ins Spiel. Die Modellidee ist konstruiert, das Modell per Slicer in Schichten zerlegt und die Informationen in G-Code überführt. Nun muss man die Druckdateien noch auf den Drucker überspielen. Dies geht je nach Gerät per LAN, WLAN, USB oder SD-Karte.

Anschließend kann man am Drucker noch einige Einstellungen vornehmen, wie bspw. das Einstellen der Druckplattform oder die Voreinstellung der Bauraumtemperatur. Weiterhin sollte man die Fläche, auf die gedruckt wird säubern und kontrollieren, ob noch genügend Druckmaterial vorhanden ist.

Nun kann der Druck gestartet werden. Die meisten Drucker bieten eine Anzeige, welche über die voraussichtliche Druckzeit informiert. Es ist vorteilhaft, den Druck der ersten Schichten zu beobachten, um Fehldrucke frühzeitig zu bemerken. Gerade die ersten Schichten sind aufgrund von Haftungsproblemen mit dem Untergrund und aufkommenden Wärmespannungen anfällig für Fehler.

Es empfiehlt sich, bereits im Vorfeld einige fertigungsbedingte Vorkehrungen für einen besseren Druckprozess zu beachten. Für den 3D-Druck mit FDM sind einige Punkte in den FDM Fertigungsrichtlininen zusammengetragen.

Nachbearbeitung

Wenige 3D-Druckbauteile sind nach dem 3D-Druckprozess ohne eine geeignete Nachbearbeitung nutzbar. Häufig müssen mechanisch Stützstrukturen entfernt oder Bohrungen auf das passende Maß aufgebohrt werden.

Eine geeignete Nachbearbeitung gilt es stets vorab miteinzuplanen. Der Zeit- und ggf. Personalaufwand dafür kann nochmal recht hoch ausfallen. Je nach Druckverfahren und Druckerqualität (Low-cost- bzw. High-end- Gerät) kann die Komplexität der Nachbearbeitungsschritte variieren.

Zusammenfassung

Hier noch einmal eine kurze Zusammenfassung der 3D-Druck Anleitung:

1. Konstruktion oder anderweitige Beschaffung eines 3D-Modells
2. Erzeugen der zugehörigen STL-Datei
3. Slicing der STL-Modelldatei und Einstellung weiter Parameter (Stützstrukturen etc.)
4. 3D-Druck mit dem 3D-Drucker
5. Nachbearbeitung (sofern erforderlich) des gedruckten Bauteils