Multitalente von Bildung bis Kunst: 3D-Druck entdecken  

Multitalente von Bildung bis Kunst: 3D-Druck entdecken

3D-Druck setzt sich immer mehr durch. Ob in Schule, Hobbykeller oder dem gewerblichen Einsatz: 3D-Druck ist die neue Dimension des Druckens. Entdecken Sie unser Themen-Special!

Die ganze Welt des 3D-Drucks: In unserem Themenspecial erklären wir alles, was man dazu wissen muss. Plus: Wie Sie das passende Gerät finden und wie Sie es erfolgreich in Betrieb nehmen!

Inhaltsverzeichnis
  1. Drucken in drei Dimensionen: Eine Technologie auf dem Vormarsch
  2. Technologie: Was ist 3D-Druck und wie funktioniert es?
  3. Fused Deposition Modeling
  4. Einsatzgebiete im Heimgebrauch und der Schule
  5. Das Modell für den Heimgebrauch
  6. Das Modell für Schule & Hochschule
  7. Vielseitiger und einfacher als Handarbeit
  8. 3D-Druck: Was wird benötigt?
  9. Drucker und Software
  10. Welcher 3D-Drucker ist der richtige?
  11. Aufstellung & Betrieb: Wohin mit dem 3D-Drucker?
  12. Standortwahl
  13. Kurzinterview zum Thema 3D-Druck – 3 Fragen an Frank Gerwarth
  14. Technik-News zum Thema 3D-Druck
  15. Ratgeber zum Thema 3D-Druck
  16. Diese Artikel könnten Sie auch interessieren:

Drucken in drei Dimensionen: Eine Technologie auf dem Vormarsch

Vor wenigen Jahren noch kosteten derartige Geräte mehrere Tausend Euro und waren lediglich für Industrie und Gewerbe sinnvoll. Heute dagegen gibt es bereits für ein paar Hundert Euro 3D-Drucker, die auch für Privatanwender interessant sind. Unser Special erklärt, wie Sie in die Welt des 3D-Drucks eintauchen und diese Technologie perfekt nutzen können.

Kleine Objekte lassen sich schnell mit dem 3D-Drucker herstellen

Kleine Objekte lassen sich via 3D-Drucker schnell herstellen

Es ist noch nicht lange her, dass die Herstellung eines Produkts erst dann wirtschaftlich war, wenn es in Serie gefertigt werden konnte.

Davor standen vor allem Kosten, die bei der Herstellung von Prototypen anfielen, denn Bauteile und eventuell Werkzeuge mussten eigens aufwändig angefertigt werden – nur um danach nicht mehr gebraucht zu werden.

Dies hat sich mit dem Siegeszug des 3D-Drucks geändert:

Heute ist nur noch ein dreidimensionales Computermodell von Nöten, um Objekt einfach und kostengünstig herzustellen.

Was in Industriebetrieben begann und vor allem der Fertigung von Prototypen diente, hält mittlerweile auch Einzug in Schulen und Haushalte.

Technologie: Was ist 3D-Druck und wie funktioniert es?

Obwohl die Idee des 3D-Drucks noch recht neu erscheint: Die Technik ist ausgereift. Tatsächlich wurde das erste Patent für 3D-Druck schon im Jahr 1984 angemeldet.

Heute werden professionelle 3D-Drucker bereits in vielen Bereichen eingesetzt. Autohersteller stellen mit ihrer Hilfe einzelne Bauteile für ihre Fahrzeuge her.

Ein 3D-Drucker hilft beim Bau der Kathedrale Sagrada Familia in Barcelona. In der Firma SpaceX des amerikanischen Tüftlers und Tesla-Gründers Elon Musk entstehen gar kleine Raketentriebwerke in einem 3D-Drucker.

Fused Deposition Modeling

3D-Drucker für den privaten Bereich arbeiten nach dem Schmelzschichtungs- oder FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling).

3D-Drucker immer günstiger: Wie viel muss ich wirklich ausgeben?

Hierbei wird geschmolzener Kunststoff schichtweise aufgetragen. Verwendet werden dafür Polylactide, kurz PLA genannt.

Diese auf Milchsäure basierenden Kunststoffe sind biokompatibel, im direkten Kontakt mit Lebewesen für diese also unschädlich – was nicht heißt, dass man sie verschlucken darf, denn obwohl sie nicht giftig sind, haben auch PLA-Kunststoffe nichts im Inneren des Körpers zu suchen.

Darüber hinaus sind Polylactide biologisch abbaubar – allerdings in industriellen Kompostieranlagen, nicht in der freien Natur.

Polylactide werden industriell aufgrund ihrer Unbedenklichkeit etwa zur Herstellung von Strohhalmen oder Teebeuteln verwendet.

Einsatzgebiete im Heimgebrauch und der Schule

Das Modell für den Heimgebrauch

Auch Drucker für den Heimgebrauch verfügen mittlerweile durchweg über ein beachtliches Spektrum an verschiedensten Einsatzmöglichkeiten.  

Sie ermöglichen Bastlern, spezielle Bauteile von der Schraubenmutter bis zum Dübel selbst herzustellen. Kreative Köpfe erstellen mit ihrer Hilfe selbst entworfenen Modeschmuck, Modellbau-Fans Karosserien für seltene Fahrzeuge.

Die Batteriefachabdeckung einer Fernbedienung lässt sich mit Hilfe eines 3D-Druckers ebenso ersetzen wie ein Objektivdeckel.

Auch eine eigene Kollektion von Schachfiguren ist dank eines 3D-Druckers kein Problem.

Was mit einem privaten 3D-Drucker alles möglich ist, zeigen etwa die Webseiten Shapeking und Thingiverse.

Die dort gezeigten Modelle sind allesamt auch als druckfertige Datei verfügbar und lassen sich deshalb daheim herstellen.

Das Modell für Schule & Hochschule

Besonders interessant sind 3D-Drucker auch in der Schule.

Schüler können dreidimensionale Funktionen in der Mathematik, Molekülstrukturen in der Chemie oder mehrdimensionale Modelle in der Astrophysik selbst erstellen.

Dadurch werden sie wesentlich anschaulicher als ein zweidimensionales Abbild in einem Lehrbuch.

Auch im Kunstunterricht können 3D-Drucker eingesetzt werden, wenn etwa Themen wie Architektur, Design oder plastisches Gestalten behandelt werden.

Vielseitiger und einfacher als Handarbeit

Nun lässt sich eine Schachfigur freilich auch von Hand herstellen. Allerdings werden hier die Vorteile eines 3D-Druckers besonders deutlich: Das Sägen, Raspeln und Feilen einer einzelnen Figur ist deutlich aufwändiger als der 3D-Druck.

Noch dazu benötigt man für ein komplettes Set 16 Bauern. Auf herkömmliche Art bedeutet dies, 16 identische Figuren von Hand herzustellen; mit dem 3D-Drucker ist es ein Vorgang, der 16-mal ausgeführt wird.

Hinzu kommt, dass die Herstellung im Druckverfahren deutlich zeitsparender und günstiger ist.

3D-Druck: Was wird benötigt?

Drucker und Software

Für den Betrieb eines 3D-Druckers braucht man außer dem Gerät selbst einen Computer und die Drucksoftware.

Je nach verwendetem Drucker und Computer-Betriebssystem muss außerdem eine Treibersoftware installiert werden.

Aufbau und Anschluss der meisten 3D-Drucker sind einfach, sie werden in der Regel über USB mit dem Computer verbunden. Viele Geräte können außerdem über WLAN angesprochen werden.

Faszination 3D-Druck: Heute ist schon vieles möglich - und erschwinglich!

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Die Drucksoftware selbst wird auch als „Slicing“-Software bezeichnet. Sie verarbeitet die beim 3D-Druck verwendeten STL-Dateien und schneidet das Modell quasi in hauchdünne Scheiben, die dann vom Drucker nacheinander aufgeschichtet werden.

Gegebenenfalls fügt die Software notwendige Stützelemente dem Druckobjekt hinzu.

Einige Hersteller, wie etwa Makerbot, liefern diese Software gleich mit oder stellen sie auf ihrer Homepage kostenlos zur Verfügung.

Als Alternative bietet sich aber auch die kostenlose Open-Source-Software Slic3r für Windows, Mac OS und Linux an.

Wer indes nicht nur fertige STL-Dateien drucken, sondern eigene Objekte entwerfen möchte, benötigt noch ein CAD-Programm. CAD steht für „Computer-Aided design“ und bezeichnet das Entwerfen dreidimensionaler Objekte mit Hilfe eines PC.

CAD-Programme, die das STL-Format unterstützen, sind etwa FreeCAD für Windows, Mac OS und Ubuntu Linux oder das in Windows 10 enthaltene 3D Builder.

Welcher 3D-Drucker ist der richtige?

Die Unterschiede zwischen verschiedenen Modellen sind nach wie vor beträchtlich – was nicht nur den Preis, sondern auch mögliche Anwendungsgebiete betrifft.

Die Größe des Druckers bestimmt etwa auch die maximale Größe des Druckobjektes.

Wichtig ist auch die Schichtdicke bei der Fertigung: Ein Drucker mit einer sehr geringen Schichtdicke braucht für den Druck länger, kann aber entsprechend auch besonders hochauflösend drucken.

Ein guter Drucker für Einsteiger ist der da Vinci miniMaker: Das handliche Gerät fertigt Gegenstände bis zu einer Größe von 15 x 15 x 15 Zentimetern.

Trotz seines niedrigen Preises ist seine Druckqualität anderen, teils deutlich teureren Druckern ebenbürtig. Seine variable Schichtdicke zwischen 0,1 und 0,4 Millimeter ist ein guter Kompromiss zwischen hoher Auflösung und Druckgeschwindigkeit.

Die mitgelieferte Software XYZmaker für Windows und Mac ist leicht verständlich, was den da Vinci miniMaker auch zu einem guten 3D-Drucker für Schüler und Schulen macht.

Größere Objekte bis zu 20 x 20 x 20 Zentimeter stellt der da Vinci 1.0PRO her. Er bietet auch einen geschlossenen Druckraum, was sich auf die Betriebsgeräusche positiv niederschlägt.

Die integrierte WLAN-Schnittstelle sorgt dafür, dass er nahezu überall aufgestellt und betrieben werden kann, die mitgelieferte Software XYZware pro ermöglicht eine Vielzahl von Einstellungsmöglichkeiten, die man sonst nur aus dem professionellen Anwendungsbereich kennt.

Dank seiner kompakten Abmessungen ist der Ultimaker 2 Go der ideale 3D-Drucker zum Mitnehmen.

 

Die Schichtdicke von nur 0,02 Millimetern erlaubt hochauflösendes Drucken von Objekten mit einer Maximalgröße von 12 x 12 x 11,5 Zentimetern.

Da er ohne Heizbett auskommt, ist er nach dem Transport sofort einsatzbereit, angesprochen wird er kabellos über WLAN. Er wird mit einer eigenen Drucksoftware ausgeliefert und kann unter Windows, Mac OS und Linux betrieben werden.

Größere Objekte bis zu 295 x 195 x 165 Millimeter druckt der Makerbot Replicator+. Die Herstellung von Artefakten dieser Größe kann unter Umständen viel Zeit um Anspruch nehmen, weshalb sich der Prozess dank der integrierten Kamera auch aus der Ferne verfolgen lässt.

Dank seiner WLAN- und Ethernet-Schnittstellen eignet er sich auch für den Einsatz in einem Netzwerk.

Vor allem Betriebe erhalten so einen professionellen 3D-Drucker für die Herstellung auch größerer Bauteile.

Aufstellung & Betrieb: Wohin mit dem 3D-Drucker?

Standortwahl

Bei der Standortwahl für den 3D-Drucker sind einige Dinge zu beachten. Die Herstellung eines Artefakts ist mit einer gewissen Geräuschentwicklung verbunden und braucht ihre Zeit. Auch werden während des Drucks ultrafeine Partikel freigesetzt.

Beim 3D-Druck mit dem Bioplastik PLA gelangt vor allem der als ungefährlich geltende Milchsäure-Disester-Lactid als Partikel in die Umgebungsluft.

Dennoch sollte ein 3D-Drucker bestenfalls an einem belüfteten Ort aufgestellt betrieben werden, idealerweise im Hobbyraum bei offenem Fenster.

Ist der nicht vorhanden, tut es allerdings ein Arbeits- oder Gästezimmer.

Da der 3D-Druck mit einer gewissen Geräuschentwicklung verbunden ist und – je nach Komplexität des Gedruckten – mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann, eignet sich das Wohnzimmer dagegen kaum als Standort.

Ein 3D-Drucker mit WLAN bietet hier also eine größere Flexibilität als einer, der über USB angeschlossen wird.



Kurzinterview zum Thema 3D-Druck – 3 Fragen an Frank Gerwarth

  • Was sind die wichtigsten Vorteile von 3D-Druck?
  • Wichtigste Anwendungsgebiete
  •  Die Zukunft des 3D-Drucks 

Lesen Sie hier das Interview mit Frank Gerwarth von reichelt elektronik!

 

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Großes Foto: Fotolia  #137317687 Jean Song. Kleines Fotos: Fotolia, 120085924, pressmaster / Bild: Fotolia / 118597567 / science photo

Unser Autor zum Themen-Special: Christian Zeiser

Unser Autor Christian Zeiser arbeitet als Journalist für verschiedene Magazine, Fachmedien und Webseiten.

Zu seinem Spezialgebiet gehören die Bereiche 3D-Druck, Smarthome, Lifestyle-Elektronik und aktuelle Verbraucherthemen. Christian Zeiser lebt und arbeitet in Hamburg.

 

 

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