Geschichte hinter der Schlagzeile

Der US-amerikanische Paläo-Künstler Gary Staab hat einen Ötzi-Doppelgänger mit Hilfe von einem 3D-Drucker in mühevoller Kleinstarbeit kreiert. Der Künstler hatte zuvor im Sommer 2015 den echten Ötzi begutachtet und anhand dessen seine Kopie erstellt. Der eigentliche Grund für das Erstellen der Kopien war das große Interesse für den Eismenschen Ötzi in Übersee. Jedoch konnte das Original aus „gesundheitlichen Gründen“ nicht reisen. Denn die Mumie muss konserviert werden und dafür müssen bestimmte Bedingungen, wie in einem Gletscher, erfüllt sein. Das bedeutet -6°C sowie 98 % Luftfeuchtigkeit. Um dem Original-Eismann diese Bedingungen in Österreich zu liefern, hat man ein innovatives automatisiertes Kühlsystem entwickelt, bei dem zahlreiche Sonden alle Parameter dauerhaft kontrollieren. Auch wird der Eismann mit Hilfe von Kühlkammer-Wänden, welche durch Fliesen aus Eis verdeckt werden, vor dem Austrocknen bewahrt. Zur Routine gehört es auch die Mumie mit destilliertem Wasser, welche auf der Haut einen Eisfilm hinterlässt, vor dem Austrocknen zu schützen.

Die erste Kopie des Gletscherfundes wurde im Südtiroler Archäologiemuseum in Bozen gezeigt. Insgesamt hat der Künstler nicht nur diese eine Kopie gemacht, sondern insgesamt drei Stück. Die anderen beiden Kopien sind in den Niederlassungen des Cold Spring Harbor DNA Learning Centers in New York. Die Kopie des Archäologiemuseums ist Teil einer Wanderausstellung die dieses Jahr in den USA sowie in Kanada stattfinden soll. Im Gegensatz zu dem Original sind die Kopien gut transportierbar und haben auch sonst keinerlei „Altersschwächen“. Der Künstler, der hinter dem großen Projekt steht, hat bereits in der Vergangenheit, Rekonstruktionen von ausgestorbenen Lebewesen für diverse amerikanische Museen geschaffen.

iisvr-blog-3d-scan-oetzi-aus-dem-eis-alpen-weisse-berge

Ablauf der Verdopplung

Die bereits bestehenden, computertomografischen Aufnahmen der Gletschermumie wurden dem Künstler übergeben. Dieser hat dann mit Hilfe der Aufnahmen und einem großen 3D-Drucker Kopien von Ötzi erstellen können. Hierbei wurde Harz verwendet. Anschließend wurden mit Gips anhand des Druckes die Weichteile sowie die Hautoberfläche des Eismannes imitiert und modelliert. Zum Schluss ergänzte der Künstler die Hüftverletzung am Körper, die vermutlich zu seinem Tode führte.

Im Anschluss daran musste in monatelanger Kleinstarbeit die Mumien-Kopie aus Gips nachmodelliert sowie handbemalt werden. Der fertige Doppelgänger sieht dem Original zum Verwechseln ähnlich. Die Kopien sehen außerdem genauso alt aus wie das Original, sind dabei jedoch wesentlich stabiler und transportfähig. Es gibt sogar ein Video und einen Dokumentarfilm, die die mühsame Arbeit des Künstlers und die einzelnen Schritte der Verarbeitung zeigen. Hierbei sieht man sehr gut, wieviel Arbeit mit solch einem Projekt verbunden ist. Natürlich hat der Künstler Gary Staab nicht nur alleine daran gearbeitet. Ein eingespieltes Team um ihn herum, hat die aufwendige Fertigstellung in relativ kurzer Zeit möglich gemacht.

Ablauf der diversen Verfahren

Als erstes ist hier das Stereolithographie-Verfahren, kurz SLA-Verfahren, anzusprechen. Dieses beinhaltet bereits im Namen die Stereolithographie, mit deren Hilfe das Verfahren funktioniert. Man hat ein Harzbad aus Epoxidharz, welches punktuell mit gebündeltem UV-Licht bestrahlt wird. Das Harz, welches von UV-Licht bestrahlt wurde, härtet sofort aus und bildet somit nach einer Weile einen zusammenhängenden, festen Gegenstand. Das Objekt wird Schicht für Schicht von dem UV-Licht bestrahlt und härtet somit Schritt für Schritt aus. Am Ende holt man das Objekt aus dem Harzbad heraus und lässt dieses vollkommen aushärten. Wenn das fertige Druckstück jedoch zu groß ist für das Harzbad, dann wird der rausragende Teil erneut mit flüssigem Harz beschichtet und bestrahlt. Das geschieht solange, bis das Objekt fertiggestellt wurde.

Als nächstes ist das Muti-Jet-Modeling (MJM) zu erwähnen. Das Muti-Jet-Modeling wird oftmals als eine Mischung aus FDM und SLA beschrieben. Denn wie bei FDM wird das Material zuerst geschmolzen und dann durch kleine Düsen (oder Nano-Jets) auf die Plattform gegeben und plan gerollt. Hierbei werden bestimmte Stellen, wie beim SLA-Verfahren, von UV-Licht bestrahlt und härten somit aus. Der Druck erfolgt erneut Schicht für Schicht.

Das nächste Verfahren ist das Film Transfer Imaging (FTI), welches dem SLA-Verfahren sehr ähnelt. Hier werden jedoch anstatt UV-Laser Beamer verwendet. Weiterhin gibt es kein Harzbad, denn man verwendet eine Transportfolie, welche einen Film des Materials auf sich trägt. Daher auch der Name „Film Transfer Imaging“. Der Beamer führt zur punktuellen Aushärtung des Materials, welches dann kurzzeitig hochgehoben wird, um neues Material auf der Folie zu verteilen. Das Objekt wird immer wieder abgesenkt und erneut belichtet. Das Objekt wächst somit von unten nach oben.

iisvr-blog-kunstharz-epoxid-druckverfahren-baumharz-baumstamm

Das letzte Verfahren in diesem Bereich ist Digital Light Processing (DLP). Es ist eine Mischung aus SLA- und FTI-Technik.

Grundlegend läuft der Druckvorgang wie beim FTI-Verfahren ab, jedoch entstehen die Objekte in einem Bad wie beim SLA-Verfahren.

 

 

Anwendungsgebiete der einzelnen Verfahren

Die Anwendungen des SLA-Verfahrens sind erneut hauptsächlich für private Haushalte geeignet, aber auch der Prototypenbau kann mit Hilfe der Technik umgesetzte werden. Sogar der industrielle Prototypenbau ist dabei miteingeschlossen. Auch bei den FTI-, DLP- und MJM-Verfahren ist als Hauptanwendungsgebiet der Prototypenbau angegeben.

 

Vor- und Nachteile der Verfahren

Ein großer Vorteil der SLA-Techniken ist die verbesserte Präzision sowie die höhere Geschwindigkeit im Vergleich zu den FFF- oder FDM-Verfahren. Jedoch müssen die Objekte oft nachgebessert werden. Zudem ist die Auswahl an möglichen Materialien relativ gering.

Die Vorteile des MJM-Verfahrens bestehen in der sehr hohen Genauigkeit und Präzision sowie der hohen Geschwindigkeit und der geringen Nachbearbeitungszeit, die bei der Fertigung anfallen. Der einzige Nachteil sind die hohen Kosten, die das Verfahren ungeeignet für den privaten Gebrauch machen. Auch dem FTI- und DLP-Verfahren kann man eine hohe Genauigkeit zuschreiben. Jedoch beinhaltet das Film Transfer Imaging einen hohen Materialaufwand. Und das Digital Light Processing hat das Problem des aufwendigen Entfernens der Stützkonstruktionen.

Projekt Drawn

Die Möglichkeit seiner Kreativität freien Lauf zu lassen, ist mit Hilfe der heutigen Technologie nichts Neues. Jedoch ist es neu, dass man diese durch 3D-Drucker ausdrückt. Vor allem für Designer entstehen dadurch neue Optionen. Durch den Einsatz von 3D-Druckern kann man das gesamte Herstellen und Designen von individuellen Möbelstücken revolutionieren.

Ein kleines Team aus nur einem Ingenieur und einem Designer hat sich zur Aufgabe gemacht, individuell designte Möbel anzubieten. Diese Möbel soll man erst selbst gestalten und dann ganz in der Nähe seines Hauses oder seiner Wohnung einfach drucken lassen. Das Projekt trägt den Namen „Drawn“. Die beiden Köpfe hinter dem Projekt sind Sylvain Charpiot und Samuel Javelle. Durch ihr Projekt erhoffen sie sich mehr Aufmerksamkeit für die „DIY“-Technologie. Das Projekt ist mittlerweile schon für seine Originalität und seinen Einfallsreichtum siebenfach ausgezeichnet worden.

 

Hintergrund des Projektes

Beide Tüftler haben bereits vor ihrem Aufeinandertreffen eine Leidenschaft zu neuen Technologien und Möbelstücken gehabt. Der Ingenieur Sylvain und der Designer Samuel trafen sich damals das erste Mal im „FabLab“ von Samuel in Lyon, Frankreich. Die Hintergründe der beiden Entwickler ergänzten sich perfekt. Denn Sylvain hatte schon immer ein Interesse für Inneneinrichtung und Samuel ist als Designer und Forscher sehr kreativ. Sie wollten etwas Neues schaffen und der Menschheit zeigen, wie toll und kreativ man mit der neuen 3D-Technologie umgehen kann. Zusammen gründeten sie das Start-Up „Draw“ und versuchen seit Juni 2014 ihr Projekt zu verwirklichen.

iisvr-blog-moebel-aus-dem-3d-drucker-stuhl-grau-vor-graffiti-wand

IKEA Möbel aus dem 3D-Drucker

Neben dem „klassischen“ 3D-Druck, bei dem Gegenstände gedruckt werden, können Möbel auch gestrickt werden. Diese neue 3D-Strick-Technologie haben sich bereits einige große Unternehmen zu Nutzen gemacht und damit innovative neue Produkte kreiert. Nun hat auch IKEA das Verfahren für sich entdeckt. In der neuen PS 2017 Kollektion des schwedischen Möbelhauses existieren Strickmöbel, welche durch vollautomatisierte Strickmaschinen produziert werden können. Wie bei einem üblichen 3D-Druck wird die Vorlage für das Möbelstück von einem Computer erstellt.

Ab Februar 2017 werden diese außergewöhnlichen Strickmöbel bei IKEA erhältlich sein. Einer der Designer von IKEA sagte: „Wir haben […] es als eine wirklich intelligente Art, Dinge zu produzieren, angesehen. Die Produktion kann vollautomatisiert erfolgen und die Maschine selbst bei jedem Lieferanten aufgebaut werden.“ Durch die neuartige Technologie kann man viele Materialkombinationen verwirklichen. Man kann mit den vollautomatisierten Strickmaschinen digitale Designs und Dateien in nahtlose Formen verwandeln, die sonst außergewöhnlich kompliziert zu stricken sind. Zudem kann man mit dieser Technik nun Fasern mit angepassten Eigenschaften verwenden, um den Komfort sowie die Langlebigkeit der Möbel noch weiter zu verbessern.

Ablauf des Verfahrens

Man kann sich das Verfahren wie eine Heißklebepistole vorstellen. Man gibt hinten das Material, welches man verbrauchen will, in Form eines festen Stoffes bzw. Stäbchens hinein. Dieses wird dann erwärmt bzw. eher geschmolzen und dann in die passende Form gebracht und kann aushärten. Um keine Druckstellen durch die Plattform zu erhalten, wird diese ebenfalls erwärmt. Das Material gelangt durch sogenannte Extruder, welche als Fördergerät bekannt sind.

Je nach verwendetem Material werden die Bewegung und die Dauer des Vorgangs verändert. Denn manche Materialien härten schneller aus als andere und müssen daher schneller verarbeitet werden. Es ist unterschiedlich, ob man zum Herstellen die Düse oder die Plattform darunter bewegt. Bei dem Verfahren ist zu beachten, dass erst die nächste Schicht aufgetragen wird, wenn die untere ausgehärtet ist. Auf diesem Prinzip sind die meisten 3D-Drucker derzeit aufgebaut. Sie verwenden also das FFF- oder FDM-Verfahren und das, wie bei vielen anderen, mit einem Schichtsystem, bei dem Schicht auf Schicht aufgetragen wird. Die beiden Kürzel des Verfahrens sagen eigentlich nur aus, dass etwas geschmolzen und dann verarbeitet wird. Öfter hört man jedoch FDM oder „Fused Deposition Modeling“ als Bezeichnung für das Verfahren.

iisvr-blog-3d-verfahren-schmelzen-sls-verfahren

Die Anwendungsgebiete des Verfahrens

Das Verfahren wird bisher in den meisten 3D-Druckern verwendet und wurde dort stetig weiterentwickelt und verbessert. Zu den Anwendungsgebieten von FFF oder FDM zählen heutzutage hauptsächlich private Haushalte. Auch im Prototypenbau ist das Verfahren sehr beliebt. Weiterhin gibt es bereits einen sogenannten 3D-Stift, welcher nach dem Prinzip aufgebaut ist und mit dem man diverse 3-dimensionale Gegenstände „zeichnen“ kann.

 

Vor- und Nachteile

Ein großer Vorteil von FFF oder FDM ist, dass diese Techniken farblich beeinflusst werden können und man farbige bzw. bunte Objekte herstellen kann. Die Qualität der Produkte ist jedoch abhängig von den Materialien und den angepassten Einstellungen sowie von der Präzision der Bewegung und dem Extruder des Druckers. Zudem beschränkt sich das Verfahren hauptsächlich auf das Verarbeiten von Kunststoffen, welche leicht zu schmelzen sind. Das gesamte Verfahren ist relativ günstig und simpel.

Leider hat es einige Schwächen, denn mehrmalige Neukalibrierungen sind kaum auszuschließen. Oft müssen die Produkte aus solchen Geräten nachbearbeitet und mit Stützstrukturen ausgestattet werden. Ein weiterer Makel der Produkte sind die klar erkennbaren Schichten, welche das Produkt optisch abwerten. Die meisten Produkte wirken sehr stabil, jedoch sind sie oftmals nicht oder kaum belastbar.

Ablauf des Zusammenbauens

Zuerst braucht man eine Software, mit der man die 3-dimensionalen Objekte als Datei speichern und drucken kann. Dazu passend, benötigt man dann auch einen Prozessor und Motor für den Drucker. Als nächstes muss man die passenden Teile kaufen und zusammenbauen. Das funktioniert relativ gut mit den Bauplänen, die einem beispielsweise durch RepRap online zur Verfügung gestellt werden. Teilweise findet man sehr viele Teile, die bereits zusammengebaut sind, wodurch man insgesamt nicht mehr als 2 Stunden braucht, um die Drucker aufzubauen. Besondere Beachtung muss man der Verkabelung geben. Man benötigt etwa 42,4 m Kupferkabel, die in dem Drucker verbaut werden müssen. Für einige Modelle von RepRap gibt es sogar schon einige Anleitungen als Video, um die Verkabelung noch einfach zu gestalten. Und zu guter Letzt muss die Software installiert werden. Und dann kann es auch schon losgehen.

 

RepRap hilft gerne und viel

Die Organisation RepRap bietet Tüftlern und 3D-Druckinteressierten nicht nur wie andere Unternehmen das Zubehör für einzelne Bauteile oder Elemente eines 3D-Druckers an – nein, auf ihrer Website findet man sogar vier Druckermodelle einschließlich der gesamten Baupläne, die man somit ganz einfach selbst nachbauen kann. Zusätzlich hat RepRap die passende Software in ihrem Sortiment und kann einen zudem damit mit allem versorgen, was man für einen self-made 3D-Drucker benötigt.

iisvr-blog-3d-drucker-zum-selbst-bauen-werzeuge-hammer-zange

Bausätze für 3D-Drucker

Wenn man einen 3D-Drucke bauen will, muss man sich also nicht komplett alle Ideen aus dem Finger saugen. Denn es gibt von diversen Herstellern eine Art Bausatz für einen eigenen 3D-Drucker. Die Bauanleitungen und -materialien sind in verschiedenen Preisklassen erhältlich und unterscheiden sich daher auch in ihrer Qualität. Natürlich wurden solche Bausätze von diversen Unternehmen getestet. Von Local Motors wurde beispielsweise ein Bausatz getestet, welcher relativ gut abschnitt und als empfehlenswert beschrieben wurde. Man sollte beim Kauf immer darauf achten, dass sowohl ein Extruder als auch eine STL-Schnittstelle bei den Bausätzen vorhanden sind, da diese sehr wichtigen Bestandteile des 3D-Druckers sind.

 

Software als wichtiger Bestandteil

Für einen selbstgebauten Drucker muss man dabei nicht immer viel ausgeben. Auch mit billigeren Teilen kann man sich einen guten 3D-Drucker bauen. Aus einigen Erfahrungsberichten geht hervor, dass man nicht unbedingt eine teure Software braucht. Beispielsweise ist die Freeware-Variante von Sketchup eine gute Option. Jedoch sollte man zuerst sich eine geeignete CAD-Software zulegen und dazu das passende Drucker-Modell aussuchen. Natürlich kann man das auch andersherum gestalten und erst den Drucker bauen. Jedoch funktioniert dieser ausschließlich mit einer geeigneten Software. Nur die spezielle Software kann Dateien erzeugen, welche von dem Drucker gelesen und gedruckt werden können.

3D-Druckverfahren mit Pulver

Allgemeine Informationen

Das Verfahren kommt aus dem Bereich „Additive Layer Manufacturing“, das heißt hier werden mehrere verschiedene Schichten also Layers übereinandergelegt. Bei dem so genannten 3DP, also dem 3D-Druck mit Pulver, wird von einem oder mehreren verschiedenen Druckknöpfen ein Klebstoff abgegeben, auf den dann Pulver gelangt, danach wieder eine Schicht Klebemittel und dann Pulver und so weiter. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Klebstoff nur die Partikel des Pulvers miteinander verbindet. Um das Pulver auf den Klebstoff zu bekommen, wird das Pulverbett immer um eine Schicht nach unten versetzt. Somit wächst das Objekt von unten nach oben heraus. Das Prinzip wird solange wiederholt, bis man das fertige Produkt hat. Man erstellt hier also aus verschiedenen 2D-Schichten eine 3D-Konstruktion. Die Abgabe des Klebemittels ist vergleichbar mit der Abgabe der Tinte bei einem normalen Drucker. Man druckt sozusagen mehrere Schichten Klebemittel aus.

iisvr-blog-3d-druck-pulverdruckverfahren-bunte-pulver-in-beuteln

Das nächste und ein dem 3DP sehr ähnlichen Verfahren ist das Selektive Laserschmelzen (SLS). Das Verfahren ist auch als Selective Laser Melting (SLM) bekannt und verwendet als Edukt wie 3DP auch Pulver. Jedoch verwendet man hier keinen Klebstoff, sondern man benutzt einen CO2-Laser. Mit dem sogenannten Hochleistungslaser lassen sich dann unter einer Schutzatmosphäre die einzelnen Layer von Pulver einfach verbinden.

Zuletzt ist hier noch das Electron Beam Melting (EBM) oder auch Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM)-Verfahren zu erwähnen, bei dem auch wieder Pulver verwendet wird. Jedoch wird das Pulver hier mithilfe von einem Elektronenstrahl verschmolzen und lässt so unter Vakuum erneut Schicht für Schicht den gewünschten Gegenstand entstehen. Dann muss nur noch, wie bei dem SLM Verfahren, das Objekt vom restlichen Pulver befreit werden.

 

Wo wird das Verfahren angewendet?

Das EBM/ EBAM-Verfahren wird teilweise zum Herstellen von Bauteilen für Flugzeuge verwendet. Beispielsweise findet man in einer Turbine eines Flugzeuges bereits heute schon so hergestellte Teile. Auch die anderen Verfahren wie SLS und 3DP werden in der Industrie häufig verwendet und sparen somit Zeit.

 

Was sind Vor- und Nachteile der Verfahren?

Ein großer Vorteil von 3DP ist die große Auswahl an Materialien, die man hat, da man diverse Stoffe für Kleber sowie Pulver verwenden kann. Auch wird hierbei durch überschüssiges Pulver eine Art Stützstruktur für das Objekt aufgebaut und man kann damit noch weitere Hohlräume erschaffen. Jedoch sind die Geräte für das Verfahren derzeit noch sehr teuer. Weiterhin muss man die Objekte meistens hinterher erneut bearbeiten, damit sie so sind, wie man sie möchte.

Ein großer Vorteil von SLS bzw. SLM ist, dass man hier zusätzlich zu Kunststoffen auch Metalle, Keramiken sowie Sand verarbeiten kann. Im Vergleich zu dem EBM-Verfahren ist die Auflösung besser. Jedoch ist die Produktion mit EBM schneller. Man kann mit EBM zugleich Metalle verwenden, die eine hohe Schmelztemperatur haben. Dabei wird durch das Vakuum ein stabiles und sehr festes Objekt garantiert, ohne Sauerstoff kann es sich nicht in dem Objekt einlagern. Es lässt sich letztendlich sagen, dass die Qualität der Produkte abhängig ist von den Edukten.

Die Geschichte des Erfinders und seines Unternehmens

Charles W. „Chuck“ Hull wurde am 12. Mai 1939 in Colorado geboren und ging dort bis 1961 auf die Universität. Sein Studium schloss er mit dem Bachelor der Naturwissenschaften als Physikingenieur ab. Daraufhin arbeitete er als Vizepräsident des Ingenieurings in dem Unternehmen UVP in Kalifornien. Hier entdeckte er das allererste 3D-Druckverfahren und gründete später sein eigenes Unternehmen 3D Systems, welches noch bis heute besteht. Mittlerweile ist das Unternehmen ein internationaler Hersteller von 3D-Drucksystemen, die das SLA-Verfahren nutzen.

Nicht nur Drucksysteme wurden von 3D Systems entwickelt, sondern auch die geeigneten Materialien mit den benötigten Anforderungen wurden entwickelt. Bis heute hält das Unternehmen knapp 400 Patente, welche alle aus dem Bereich der 3D-Drucktechnologie stammen. Damit hat Chuck Hull den Grundstein für den 3D-Druck gelegt, die Technikwelt revolutioniert und ist noch heute mit seiner Firma einer der wichtigsten Entwickler, wenn es um die Weiterentwicklung des 3D-Drucks geht.

iisvr-blog-3d-druck-geschichte-fotografie-kamera-weltkarte

So entstand das erste 3D-Druckverfahren

Chuck arbeitete in der Firma UVP. Zu der damaligen Zeit galt Kunststoff hauptsächlich als Oberflächenbeschichtungsmaterial. Diese Tatsache sowie die gefühlte Ewigkeit, die man damals mit dem Warten während des Baus eines Prototyps verbrachte, führten Hull zu seiner revolutionären Entdeckung. 1983 entdeckte er, dass man mit UV-Licht den flüssigen Kunststoff aushärten lassen kann. Viele würden meinen, das Sprichwort „Not macht erfinderisch“ hätte sich damals bewahrheitet, obwohl es in diesem Fall eher die Langeweile war, die Hull antrieb. Sein Verfahren erinnert sehr an die heutigen SLA-, FTI-, MJM- und DLP-Verfahren, da all diese Techniken ebenfalls mit Hilfe von flüssigem Material und UV-Licht funktionieren.

In den folgenden Jahren bastelte Hull in seinem Labor weiter an seiner heißgeliebten, neuen Maschine. Als der erste Druck vollendet war, rief er noch in der gleichen Nacht bei seiner Frau an, dass sie doch bei ihm im Labor vorbeikommen solle, um seine Entdeckung zu begutachten. Somit schuf er das erste Verfahren zum Drucken von 3-dimensionalen Gegenständen. Das erste auf diese Art und Weise gedruckte Objekt war eine dunkelbraune Plastikschale, die sowohl Riffeln als auch Aussparung besaß. Seine Erfindung macht es möglich, den eigentlich tagelang dauernden Prozess für die Entwicklung von Prototypen zu umgehen und somit zu beschleunigen.

Das Patent für sein Verfahren, die „Stereolithography“ (SLA), meldete Hull am 8. August 1984 an. Es wurde am 11. März 1986 freigegeben. Daraufhin gründete Hull das Unternehmen 3D Systems und produzierte von diesem Zeitpunkt an 3D Drucker. Die Drucker waren zunächst hauptsächlich zur Erstellung von Prototypen gedacht. Tatsächlich ist der Hauptverwendungszweck bis heute der gleiche wie damals. Jedoch hatte Hull damals bestimmt nicht damit gerechnet, dass seine Technologie knapp 30 Jahre später soweit gereift sein würde, dass man die Geräte für den „Bau“ von Essen, Möbeln oder sogar von Häusern nutzen kann.

So funktioniert das Verfahren

Das 2015 vorgestellte Verfahren wurde von Carbon 3D entwickelt. Das Continuous Liquid Interface Production, kurz CLIP-Verfahren, soll die Problematik anderer 3D-Drucker beheben. Hierzu wird eine Photopolymerisation von flüssigem Resin durchgeführt. Dieses wird im Folgenden als Harz beschrieben. Das Harz wird in einem Tank als eine Art Harzbad gelagert. Am Boden dieses Gefäßes befindet sich eine kontaktlinsenähnliche Schicht, welche luft- und lichtdurchlässig ist. Mit Hilfe von einem UV-Licht wird ganz unten im Tank, in der sogenannten „deadzone“, welche durch Sauerstoff erzeugt wurde, das Harz gezielt geschmolzen und gleichzeitig leicht erhärtet. Durch die Hinzugabe von Sauerstoff härtet der Harz jedoch nicht zu früh aus.

iisvr-blog-3d-drucken-slip-verfahren-bueroklammern-haufen-silbern

Daraufhin wird die sogenannte „Build-Plattform“ hochgezogen. Die Plattform ist eine flexible Platte, auf der das Produkt entsteht. Zu Beginn des Druckvorganges wird sie nach ganz unten gefahren, um dort den Beginn des Druckes zu unterstützen. Während des Druckvorganges wird die Plattform kontinuierlich aus dem Harzbad gezogen und legt dann das erhärtete Objekt frei.

Wenn das Objekt fertig ist und komplett aus dem Tank gezogen wurde, ist der Druckvorgang beendet. Entscheidend bei dem Verfahren ist die Steuerung durch UV-Licht und Sauerstoff. Diese erstellen das Objekt durch diverse chemische Prozesse. Hierfür benötigt man jedoch die passende Software von Carbon3D.

 

Wo kann dieses Verfahren angewendet werden?

In dem Verfahren können jegliche Polymere verarbeitet werden, somit und durch die hohe Geschwindigkeit kann das Verfahren in diversen Bereichen verwendet werden. Die einzigen Grenzen sind, dass man nur Polymere als Edukte verwenden kann und die Software sowie den CLIP-Drucker benötigt.

 

Was sind die Vor- und Nachteile des CLIP Verfahrens?

Der einzige Nachteil, den man bisher kennt, ist, dass man den Drucker sowie die spezielle Software dazu braucht. Im Gegensatz dazu stehen jedoch auch einige Vorteile. Beispielsweise verspricht Carbon3D, dass das Verfahren 25- bis 100-mal schneller ist als andere 3D-Druckverfahren. Das liegt daran, dass man nicht jede Schicht einzeln drucken und zusammenkleben muss, auch ist die Oberfläche eine ganz andere, denn man sieht bei den entstandenen Produkten mit CLIP keinerlei Rillen bzw. Schichten.

Vor allem unter dem Mikroskop betrachtet, erkennt man den eindeutigen Unterschied zwischen CLIP und anderen Verfahren. Somit haben die Objekte auch weniger Schwachstellen. Weiterhin kann man jegliches Polymer als Edukt verwenden und hat somit eine Flexibilität bei den Eigenschaften der Produkte. Vor allem mit den letzten beiden Aspekten steigt die Qualität der Produkte an und revolutioniert somit das 3D-Drucken.

Beim 3D Drucken werden bestimmte Objekte in der Regel aus Kunststoff gedruckt, wobei auch andere Materialien zum Einsatz kommen können. Dieser Kunststoff wird durch einen Antrieb in den Kopf des 3D Druckers gezogen, wo er durch Wärme schmilzt und schließlich in feinen Fäden auf eine Platte aufgetragen wird. Diese Platte wandert bei dieser Art von Druckvorgang nach unten, während die dünnen Plastikschichten Schritt für Schritt übereinander aufgetragen werden, wodurch nach und nach das dreidimensionale Objekt geformt wird.

Wenn der 3D Druck erst einmal gestartet ist, läuft alles ganz einfach ab, bis dahin sind aber im Vorfeld einige Schritte notwendig, die nicht ganz so einfach sind. Eine perfekte 3D Datei, die Grundlage für jeden 3D Druck ist, am Computer selbst zu erstellen, ist leider gar nicht so leicht, wie es auf Anhieb klingen mag. Für Fachleute, wie zum Beispiel Designer bestimmter Produkte, die sich mit 3D Applikationen auskennen, sind 3D Drucker allerdings schon jetzt eine gute Möglichkeit, um von ihren Entwürfen preisgünstige Modelle herzustellen.

(Video zu finden auf Objectplot.de)

3D Drucker sind etwas völlig anderes als herkömmliche Drucker, die man von seinem heimischen PC her kennt und an dem Tag für Tag irgendwelche Dokumente, Flug- und Zugtickets oder sonstiges ausgedruckt werden. Mit einem 3D Drucker werden keine Texte oder Bilder ausgedruckt, sondern vielmehr greifbare Gegenstände wie Vasen, Silberschmuck oder diverse Modelle aus dem Modellbau, für die vorab eine entsprechende 3D Datei am Computer generiert wurde. 3D Drucke werden immer populärer, doch natürlich stellt sich dabei auch die Frage, ob wir mit Riesenschritten in ein ultra-modernes Zeitalter schlittern, in dem jeder einen 3D Drücker im Wohnzimmer oder hauseigenen Büro stehen hat. Die Zukunft wird es zeigen aber eines ist auf jeden Fall sicher: die Möglichkeit Objekte in 3D zu drucken ist absolut faszinierend, wie Mister Spock vom Raumschiff Enterprise sagen würde, und ist darüber hinaus im Moment auf dem besten Weg unsere ohnehin schon weitgehend technisierte Welt nachhaltig zu bereichern. Was früher nur für milliardenschwere Industrieunternehmen eine Rolle gespielt hat, ist nun mittlerweile beinahe schon für jeden erschwinglich. Dafür ist es noch nicht einmal notwendig einen eigenen 3D Drucker zu Hause stehen zu haben. Wer eine spezielle Idee hat und davon ein wirklichkeitsgetreues Modell in seinen eigenen Händen halten möchte, kann dies ohne weiteres auch jetzt schon zu relativ günstigen Konditionen bei einem Anbieter von 3D Drucken in Auftrag geben. Auf diese Weise kann eine persönliche Vision ganz schnell zur Wirklichkeit werden. Dabei hat das Ganze absolut nichts mit Science Fiction zu tun. Fest steht allerdings, dass es sich bei der 3D Druck-Technologie um eine absolut bahnbrechende Erfindung handelt, die möglicherweise schon in sehr naher Zukunft überall anzutreffen ist. Schließlich hätte vor nicht allzu langer Zeit kaum jemand daran gedacht, dass bald jede Person mit einem Handy in der Hand unterwegs sein würde – vom Ausmaß der Nutzung des Internets ganz zu schweigen.

Nochmal zur Verdeutlichung: 3D Drucker produzieren keine Seiten mit Texten darauf, sondern dreidimensionale Gegenstände. Einige Anhänger von 3D Druckern malen sich jetzt schon aus, dass zum Beispiel Haushaltsgegenstände, in Zukunft nicht mehr in einem Laden gekauft werden, sondern jeweils lediglich noch ein 3D Modell erstellt wird und wir eine neue Kaffeetasse selbst zu Hause mit einem 3D Drucker herstellen. Wie weit uns die Technologie 3D Druck in Zukunft führen wird, bleibt abzuwarten. Tatsache ist allerdings, dass mittlerweile schon 3D Drucker auf den Markt gekommen sind, die weniger als 2000 Dollar kosten. Wenn man sich vorstellt, dass dieser Preis auch nicht teurer ist, als würde man sich einen alten Gebrauchtwagen anschaffen, liegt die Vision nahe, dass bald schon in so gut wie jedem Haushalt ein 3D Drucker stehen wird.

3D Drucker in Berlin: ObjectPlot.de