Auch in der heutigen Zeit bleibt es für viele Menschen unumgänglich, eine Zahnschiene oder Zahnspange zu tragen. Leider fällt diesem langfristigen Wachstum an Ästhetik ein gewisser Zeitraum zum Opfer. Denn Zahnspangen wirken oft Aufmerksamkeit erregend und unschön. Deshalb wächst der Markt für durchsichtige Zahnschienen. Diese sind beinahe unsichtbar und bewahren somit auch einen schönen optischen Eindruck. Damit der Nachfrage nach diesen Schienen nachgekommen werden kann, setzen sich immer mehr neue Produktionsweisen durch. Seit kurzer Zeit werden daher auch Zahnschienen mit 3D-Druckern hergestellt. Firmen wie Stratasys oder die chinesische Firma Smartee Denti-Technology haben diesen Markt für sich entdeckt.

Welche Art von Schienen wird produziert?

Primär widmen sich die Hersteller den Druckern. Diese sollen möglichst schnell hochwertige Zahnschienen produzieren. Dabei darf allerdings auch die Qualität nicht vernachlässigt werden. Mithilfe einer Software ist die Handhabung jedoch auch für Laien nicht zu kompliziert. Unter Nutzung der Software können kleinste Anpassungen vorgenommen werden, sodass für jeden Kunden eine individuelle Zahnschiene gedruckt werden kann. Ein Drucker ist dabei in der Lage, bis zu 400 Schienen täglich zu produzieren.

Welche Vorteile bietet diese Vorgehensweise?

Neben dem bereits erwähnten hohen Produktionsumfang, bieten sich allerdings auch noch weitere Vorteile. Mithilfe des Computerprogramms ist es den Zahntechnikern möglich, vorausschauend zu planen. Es besteht deshalb auch die Möglichkeit, mehrere unterschiedliche Schienen für einen Kunden anfertigen zu lassen. Die minimalen Veränderungen liegen in der Form der Schiene. Die Software kann im Vorhinein berechnen, wie sich das Gebiss an die Schienen anpassen wird. Es kann eine Vorschau gegeben werden, wie die Veränderungen aussehen werden. Die 3D-gedruckten Zahnschienen können so schon über Monate hinweg vorhergesehen werden und demnach auch produziert werden. Der betroffene Patient profitiert davon im doppelten Maße. Denn er spart sich den ständigen Besuch beim Zahnarzt und bekommt zudem noch eine genaue Anleitung, wann er welche Schiene benutzen muss. Er ist also in bestimmter Hinsicht selbst daran beteiligt, dass seine Zahnstellung sich verbessert. Der Fortschritt ist ständig nachvollziehbar.

Wird sich diese Produktionsweise durchsetzen?

Es scheint so, dass immer mehr Zahnärzte auf diese Technik setzen. Als Grund dafür kann man auch anbringen, dass die Drucker und deren Software unter anderem auch von Universitäten weiterentwickelt werden. Durch diese hochtechnologische Vorgehensweise besteht also durchaus die Möglichkeit, dass immer mehr Ärzte auf 3D-gedruckte Schienen setzen. Die Verkaufszahlen wachsen nämlich stetig und so auch die Anbieter von 3D-Druckern für Zahnschienen. Vor kurzer Zeit erschienen zudem erste 3D-Drucker, die nicht nur Schienen produzieren können. Diese neuen Modelle dienen bereits dazu, ganze individuelle Zahnprothesen zu fertigen.

Bisher werden Dauermagneten für Elektromotoren noch unter Einsatz von bewährten und traditionellen Methoden hergestellt. Die Produktion mit Pulverkompression und Sintern oder das Spritzgussverfahren machen es allerdings immer nötig, den Magneten nachträglich noch zusammenzufügen. Forscher vom National Research Council of Canada haben es jetzt erstmals geschafft, ein neues Herstellungsverfahren zu erproben. Mithilfe von Kaltgasspritzen ist es ihnen gelungen, alle Produktionsschritte zu vereinen und ein neues 3D-Druckverfahren einzusetzen.

Was ist Kaltgasspritzen?

Die Methode des Kaltgasspritzens wird folgendermaßen vollzogen: Spezielles Pulver wird mit hoher Geschwindigkeit auf ein Trägermaterial geschossen. Gesteuert wird dies von einem Roboter. Die Düsen gehen dabei äußerst präzise und schnell vor. Große Produkte können in nur kurzer Zeit hergestellt werden. So ist es nun auch bei den Magneten der Fall.

Welche Vorteile bieten sich durch die neue Methode?

Wie bereits erwähnt, fallen viele zeitaufwändige Produktionsschritte weg. Somit werden auch die Produktionskosten gesenkt. Der Magnet wird komplett zusammenhängend hergestellt. Deshalb verfügt er über deutlich weniger Schwachstellen als gebräuchliche Magneten. Hinzu kommt, dass kein Zusammenbau notwendig ist. Durch die feste und zusammenhängende Verarbeitung wird es außerdem viel einfacher sein, die Magneten maschinell anzupassen und bearbeiten zu können. Daher besteht die Möglichkeit, in deutlich breiteres Spektrum an Designmöglichkeiten abzudecken. Des Weiteren bieten die modernen Magnete eine höhere Beständigkeit gegenüber Hitze, Korrosion und Oxidation an. Die Lebensdauer liegt deshalb weitaus höher als bei traditionell produzierten Magneten.

Ist das Produkt schon vollkommen ausgereift?

Perfekt sind die 3D-gedruckten Magneten natürlich noch nicht. Allerdings arbeiten die kanadischen Forscher stetig daran, weichere magnetische Materialien einzusetzen. Diese würden noch bessere Bearbeitungsmöglichkeiten bieten. Trotz dieser noch vorhandenen Verbesserungschance ist das Kaltgasspritzen definitiv zukunftsfähig. Dabei sind sich zumindest die kanadischen Forscher zu einhundert Prozent einig.

Wo können die kaltgasgespritzten Magnete zum Einsatz kommen?

Grundlegend sind die neuen Magneten für Elektromotoren entwickelt worden, z. B. für Elektroautos. Sie könnten damit einen weiteren Fortschritt in der elektrischen Mobilität bedeuten. Während dies als das Primärziel der Entwicklung markiert wurde, schauen die Forscher Fabrice Bernie und Jean-Michel Lamarre vom National Research Council of Canada schon weiter in die Zukunft. Sie hoffen, bald auch Magneten für andere Endprodukte herstellen zu können. Als Fernziel wurde daher auch festgelegt, dass Windkraftanlagen, Telekommunikation oder magnetische Kühlsysteme mithilfe des Kaltgasspritzens weiterentwickelt werden können. Bis dahin bietet sich allerdings noch ein stetiges Potential zu Verbesserung der neuen Technik, sodass diese ihren festen Platz auf dem Markt einnehmen kann. Die Zeit- und Kostenersparnis kann aber sicherlich schnell dafür sorgen, dass sich die neue Herangehensweise schnell etablieren wird.

Der menschliche Körper vollzieht eine Menge Dinge, welche vom Laien kaum nachvollziehbar sind. ein Beispiel dafür ist die Sehfähigkeit des Menschen. Sie ist zwar nicht so ausgeprägt wie die eines Adlers, dennoch ist sie enorm präzise und deutlich besser als bei anderen Tieren.
Man kann meist einschätzen, wie weit ein Gegenstand oder eine Person weg ist, man nimmt verschiedene Farben wahr und ein Eindruck von Dreidimensionalität entsteht. Doch wie kommt es dazu? Dies wird im Folgenden genauer erläutert.

Wie nimmt das Auge Gegenstände wahr?

Die Wahrnehmung des menschlichen Auges ist von vielerlei Dingen abhängig. So fließen Lichtverhältnisse, Entfernung und auch die Größe des jeweiligen Objekts in die Aufnahmefähigkeit ein. Grundlegend für die dreidimensionale Wahrnehmung ist allerdings an erster Stelle die anatomische Gegebenheit, dass der Mensch zwei Augen hat. So wird jedes Objekt stets aus zwei minimal unterschiedlichen Blickwinkeln wahrgenommen. Durch Akkommodation kann das Gesehene entschlüsselt werden. Die menschlichen Augen richten sich so aus, dass das Objekt scharf und richtig betrachtet wird. Auf den Netzhäuten beider Augen entsteht dabei ein einzelnes Abbild des Gesehenen. Diese Abbildung ist jedoch lediglich in Form einer zweidimensionalen Fläche vorhanden.

Wie wird aus diesen beiden Abbildungen ein dreidimensionales Bild?

Grundsätzlich funktioniert diese Form der Wahrnehmung nur bei vergleichsweise weniger weit entfernten Objekten. Bei weiter entfernten Dingen reicht der minimale Positionsunterschied der beiden Augen nicht aus, um eine räumliche Wahrnehmung zu erzeugen. Das eigentliche dreidimensionale Bild wird erst vom Gehirn erzeugt. Dieses dient nämlich dazu, die beiden Bilder der Augen zusammenzusetzen. Die Erfahrungswerte, welche im Gehirn verankert sind, sorgen dafür, dass ein korrekter räumlicher Eindruck entsteht. so können Entfernungen, Größen und Farben von Objekten richtig eingeschätzt werden. Sollten Menschen ein Auge verloren haben, ist es aber trotzdem noch möglich, Entfernungen und Größen richtig einzuschätzen. Hierzu ist dann allerdings ein gewisses Maß an Training vonnöten.

Wie kann ich das Erklärte selbst nachvollziehen?

Es ist ganz einfach ausprobierbar, dass jedes Auge sein eigenes Bild erzeugt. Hierzu muss man lediglich den ausgestreckten Arm mit einem ausgestreckten Zeigfinger vor sein Gesicht halten. Hinter dem Zeigefinger sollte sich ein wahrnehmbares Objekt befinden. Nun schließt man abwechselnd das linke und das rechte Auge. Es fällt sehr schnell auf, dass der Finger immer ein bisschen von links nach rechts oder umgekehrt wandert. Schließt man das rechte Auge, so bewegt sich der Finger leicht nach rechts. Schließt man das linke Auge, bewegt sich der Finger ein kleines Stück nach links. Diese beiden Bilder, welche von jedem wahrgenommen werden können, ermöglichen im Zusammenspiel schließlich, dass Dinge dreidimensional wahrgenommen werden können.

Der 3D-Druck setzt sich langsam aber sicher in vielen Branchen durch. Mit Kunststoffen kann schon seit langer Zeit sehr gut gearbeitet werden. Bei Metallen war dies bis jetzt noch nicht immer der Fall. Das Problem liegt bei gedruckten Metallen in der Struktur. Metalle sind schwieriger zu bearbeiten. Bisher konnte man entweder feste und stabile Metalle oder flexible Metalle drucken. Eine Kombination aus beiden Aspekten war nicht möglich. Neuerdings wurden allerdings Forschungen durchgeführt, welche möglicherweise den Durchbruch auf diesem Gebiet bringen könnten.

Welche neuen Techniken gibt es?

Es gibt zwei vielversprechende neue Vorgehensweisen. Einerseits haben Forscher der Stockholm University, der University of Birmingham und der Zhejiang University ein neues 3D-Druckverfahren für Metalle entwickelt. Dieses Verfahren wird als SLM-Technik bezeichnet. Die Metalle werden im Drucker sehr schnell abgekühlt. Die Rate liegt bei unglaublich hohen Werten. Durch die fehlende Zeit zur Anpassung werden Mikrostrukturen innerhalb des Metalls ausgebildet. Diese sorgen dafür, dass eine mechanische Dehnbarkeit vorhanden ist. Zudem wird aber auch eine stabile Struktur erreicht. Folglich entsteht durch diese Technik ein flexibles und dennoch stabiles Metall.

Andererseits wurde von der Universität Kassel eine neue Methode zum 3D-Druck von Metallen vorgestellt. Hier wurde eine TRIP-Stahl-Legierung zugrunde gelegt. Durch ein Elektronen-Druck-Verfahren wird ein hohes Maß an Wärme erzeugt. Der Stoff nimmt so die Fähigkeit an, sich vor Brüchen und Schäden zu schützen. In Kombination mit der SLM-Technik können so enorm widerstandsfähige und stabile Edelstahle entstehen.

Wie wurde die SLM-Technik erprobt?

Unter Zuhilfenahme von Elektronenmikroskopen ist ein genaues Testen der 3D-Druckerzeugnisse möglich. Das von chinesischen Forschern entwickelte Verfahren dient dazu, die Metalle bestmöglich unter analytischen Gesichtspunkten zu betrachten. Die Erforschung und stetige Verbesserung der Mikrostrukturen kann somit pausenlos voranschreiten. So bietet sich die Möglichkeit, die metallischen 3D-Drucke ständig weiterentwickeln zu können.

Wo kann die neue Technik zum Einsatz kommen?

Vor allem Luft- und Raumfahrt werden von dieser neuen technischen Errungenschaft profitieren. Allerdings wird dies auch bei der Automobilbranche der Fall sein. Mithilfe der neuen SLM-Technik können sensible Bauteile hergestellt werden. Diese sind nun auch in flexibler, sowie stabiler Form, produzierbar. Dabei bieten die 3D-Drucker für Metalle äußerste Präzision. Eine reibungslose, schnelle und dennoch hochwertige Ausarbeitung von Edelstahl wird so erst möglich.

Bisher werden Gegenstände im 3D-Druck mit Metallen meist aus Titan gefertigt. Hierbei ist allerdings eine Nachbearbeitung der Druckerzeugnisse unausweichlich. Dieser aufwändige und kostenintensive Arbeitsschritt würde bei der neuen Vorgehensweise mit Edelstahl wegfallen.

Wenn man sich gerade einen nagelneuen 3D-Drucker bestellt hat und dieser endlich angekommen ist, stellt sich eine wichtige Frage. Was soll ich überhaupt drucken? Das Erstellen eigener 3D-Modelle erscheint zunächst zu kompliziert. Deshalb gibt es im Internet Hilfe. Eine ganze Reihe von Anbietern eröffnet ein großes Modellangebot. Dabei den Überblick zu behalten, fällt oft schwer. Einige bieten die Vorlagen kostenfrei an, andere fordern hingegen eine Bezahlung ein. Um die bestmögliche Wahl möglich zu machen, werden nun die besten fünf Anbieter von 3D-Modellen vorgestellt.

1. Thingiverse

Das Designangebot von Thingiverse zeichnet sich durch mehrere Faktoren aus. Die 2008 gegründete Website, bietet eine enorme Bandbreite an Modellen an. Die Orientierung auf der Seite fällt jedoch nicht besonders schwer. Denn die Suchfunktion ermöglicht ein unverzügliches Finden der präferierten Modelle. Die Open-Source Plattform bietet dabei allerlei Designformen an. Die verschiedenen Modelle können von Nutzern hochgeladen werden, sodass der Zugriff durch jede andere Person möglich wird. Bisher wurden beinahe 1.000.000 3D-Modelle zur Verfügung gestellt. Dabei entstehen keinerlei Kosten. Die Nutzung der Modelle von Thingiverse ist vollkommen kostenfrei. Bei der Orientierung und Suche besteht außerdem die Möglichkeit, auf die Android- oder iOS-App zurückzugreifen. Alle genannten Elemente sorgen im Zusammenspiel dafür, dass der amerikanische Anbieter als besonders nutzerfreundlicher Anbieter von 3D-Drucker-Vorlagen betrachtet werden kann.

2. YouMagine

Bei diesem niederländischen Anbieter sind ähnliche Vorgehensweisen erkennbar. Die Vielfalt an Modellen liegt mit knapp 15.000 jedoch noch deutlich niedriger als bei Thingiverse. Allerdings bietet sich YouMagine als willkommene Alternative an. Denn auch hier besteht die Möglichkeit, selbstentwickelte Designs mit anderen Nutzern zu teilen. Des Weiteren können fremde Modelle online betrachtet und an individuelle Präferenzen angepasst werden. Bei diesen Vorgängen ist keinerlei Zahlung von Gebühren notwendig. Es gilt jedoch anzumerken, dass YouMagine bisher nicht die Möglichkeit bietet, über Apps auf die Website zuzugreifen. Sie ist lediglich unter Nutzung eines einschlägigen Browsers erreichbar.

3. Pinshape

Der kanadische Anbieter Pinshape verfolgt ein anderes Geschäftsmodell als die beiden bisher genannten Websites. Er bietet zwar auch die Möglichkeit an, 3D-Modelle kostenfrei zu veröffentlichen. Dies ist jedoch nicht die einzige Vermarktungsweise. Denn jedem Designer steht die Entscheidung frei, ob er nicht etwa einen gewissen Preis für sein Modell verlangt. So sind nicht alle knapp 25.000 Designs auf Pinshape kostenlos verfügbar. Die Nutzerfreundlichkeit für Einsteiger ist deshalb nicht unbedingt in dem Maße gegeben, wie es bei Thingiverse oder YouMagine der Fall ist. Des Weiteren gibt es auch bei diesem Anbieter keine Möglichkeit, die Seite über Apps aufzurufen.

4. Threeding

Dieser kleine bulgarische Anbieter ermöglicht es, 3D-Modelle auch über Apps herunterzuladen. Mit knapp 1.000 verschiedenen Designs ist die Auswahl aber eher gering. Auch hier bietet sich die Möglichkeit zur monetarisierten Veröffentlichung von eigenen Designs. Eine kostenfreie Verfügung ist nicht immer gegeben.

5.Cults

Der französische Anbieter macht sowohl kostenlose, als auch kostenpflichtige 3D-Modelle, öffentlich zugänglich. Insgesamt kamen bis heute etwa 12.000 verschiedene Designs zustande. Der Zugriff auf diese kann jedoch ausschließlich über den Browser erfolgen, nicht etwa über spezielle Apps.

Fruchtgummi von Katjes aus dem 3D-Drucker

Das Unternehmen Katjes hat den Trend der 3D-Drucker für sich entdeckt. Die neue Kreation begeistert alle Kunden. Die neue Wundermaschine mit dem Namen „Magic Candy Factory“ kann individuelle Fruchtgummis produzieren. Das Prinzip der Maschine ist dasselbe wie bei normalen 3D-Druckern, jedoch wird hier, anstelle von Kunststoff oder Metall, Fruchtgummi eingesetzt. Damit lassen sich die kreativsten Leckereien kreieren. Man kann den kleinen Maschinen sogar während des Drucks ins Innere sehen und seinen Süßigkeiten beim Entstehen zugucken. Man hat die Auswahl aus 100 vorgegeben Formen, oder man erstellt selbst kreative Designs sowie essbare Grußkarten. Zusätzlich kann man aus acht verschiedenen Farben und Geschmacksvariationen auswählen. Auch eine Verzierung, die prickelt, glitzert oder sauer schmeckt, kann hinzugefügt werden. Die Geräte wurden in Kooperation mit Printrbot, einem amerikanischem 3D-Drucker-Hersteller, entwickelt.

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Somit versucht Katjes sich von den verrückten Ideen der anderen Süßwarenhersteller abzuheben, denn kaum einer hat bisher eine vergleichbare Maschine. Auch soll die Idee als eine Art Touristenattraktion und Anziehungspunkt dienen, um den Kunden neben den üblichen Angeboten etwas Besonderes zu bieten. Innerhalb von 5 Minuten sind die eigenen Kreationen schon bereit zum Verzehr. Damit trifft das Unternehmen Katjes genau den richtigen Zeitpunkt für solch eine Wundermaschine, denn immer mehr Menschen essen Fruchtgummis. Das weiß auch der Geschäftsführende Gesellschafter von Katjes, Bastian Fassin: „Das Potenzial ist riesig“. Auch Experten sind der Meinung, dass die Mini-Fabrik zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist und hier gleich zwei Trends auf dem Süßigkeitenmarkt vereint. Man hat zum einen den Drang nach Individualisierung und zum anderen den größer werdenden Trend der Fruchtgummis erfüllt.

 

Reaktionen von Kunden

Viele Menschen sind erstaunt davon, wie schnell und einfach das Ganze abläuft. Jedoch steckt hinter der Maschine, mehr Arbeit als man meinen könnte. Natürlich ist vor allem bei Kindern die Freude groß, da sie hier endlich mal mit Essen im wahrsten Sinne des Wortes spielen dürfen. Und auch die Erwachsenen freuen sich über eine essbare Grußkarte oder ähnliches. Eines ist sicher, die Faszination für die Maschine wird bei fast allen Kunden geweckt. Denn wer kann schon behaupten, dass er Essen drucken kann. Mittlerweile kann man die selbstkreierten Fruchtgummis nicht nur in den Shops herstellen und kaufen, sondern auch online bestellen. Besonders gut angekommen, sind die Wundermaschinen in Europa, da vor allem hier Süßwaren solcher Art geliebt werden.

 

Funktion der Wundermaschine

Die ganze Herstellung basiert auf dem FDM-Druckverfahren, bei dem das Material geschmolzen wird und dann Schicht für Schicht ausgedruckt wird. Genau das passiert mit der individuellen Spezialmischung in der Maschine. Dort wird sie zuerst erhitzt und dann durch eine lebensmittelechte Düse in der gewünschten Form ausgedruckt.

Innovation bei Adidas

Immer mehr wird der 3D-Drucker eingesetzt und die Möglichkeiten ausgetestet. Auch das Unternehmen Adidas hat das Potential hinter den neuen Technologien entdeckt und versucht diese nun in ihrem eigenen Sortiment mit einzubauen. Zur Produktion der Schuhe wurde eine Mischung aus einem normalen 3D-Drucker und einem 3D-Webstuhl erfunden, damit werden nun Sohle und Ferse angefertigt. Man will damit, die problematischen Klebestellen oder Nähte beseitigen. Der untere Teil des Schuhs wird langsam aufgebaut und wahrscheinlich durch UV-Licht ausgehärtet. Mit der Maschine können sofort Federelemente sowie rückenschonende Aussparungen integriert und der Komfort der Markenschuhe erhöht werden.

Man vermutet auch, dass unterschiedliche Werkstoffe zu dem Erfolg der Schuhe beitragen. Jedoch will der Sportartikelhersteller nicht viel über seine Entwicklung preisgeben, aus Angst, dass diese schnell kopiert und somit nichtmehr einzigartig wäre. Was man allerdings noch weiß ist, dass der Oberschuh nicht aus dem 3D-Drucker stammt und immer noch gewoben wird. Die ersten Kunden laufen bereits mit den speziellen Laufschuhen von Adidas. Der Plan des Unternehmens ist es, die Technologie noch weiter zu entwickeln, um Laufschuhe auf den Verbraucher individuell anzupassen. Dabei sollen Fußform sowie Laufstil des Nutzers verarbeitet werden. Noch hemmen allerdings die hohen Kosten, den flächendeckenden und dauerhaften Einsatz des Verfahrens.

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3D Runners, Zante Generate – die neuesten Trends …

Auch wenn die erste Serie der „3D Runner“ 333 Dollar pro Paar kostete, wurde die limitierte Serie zahlreich verkauft. Die Kunden konnten die Schuhe in diversen Adidas-Shops in New York, London und Tokio erwerben. Adidas-Mitarbeiter verrieten, dass dieser Schuh erst der Anfang sei und Adidas auf dem Weg sei individuell angepasste Schuhe nach dem Fußabdruck der Kunden zu erstellen. Der Kunde soll dann beim Kauf eines solchen individuellen Schuhes im Adidas-Shop auf einem Laufband laufen, was aufgezeichnet und ausgewertet wird. Danach werden die Daten sowohl in Druck- als auch in Webbefehle für die Produktion umgesetzt. Der Kunde kann wie schon bisher die Optik seiner Schuhe beeinflussen. Mit Hilfe der neuen Technik wird die Produktion in Billiglohnländern zurückgehen, da diese dann im Laden vor Ort stattfinden kann oder in einer nahegelegenen Fabrik.

 

… Weitere werden folgen.

Man würde dafür, dann auch kaum bis gar kein Personal mehr benötigen. Und wie bei anderen Trends ist Adidas nicht der einzige Hersteller solcher Produkte, der versucht durch futuristische Technologien für die Produktion zukünftiger Trendsetter zu verwenden. Beispielsweise ist Nike dabei, die neue Technologie in seinen Produkten zu verarbeiten. Aber auch New Balance hat ähnlich wie Adidas bereits im letzten Jahr Schuhe mit der neuen Technologie verkauft. Bei New Balance wird die Zwischensohle der Schuhe im Gegensatz zu den Schuhen von adidas von 3D Systems aus SLS-Pulver hergestellt. Somit kann man das Material gezielt an den vorgesehenen Stellen verteilen. Die sogenannten „Zante Generate“ Schuhe wurden für knapp 400 Dollar pro Paar im letzten Jahr verkauft.

Der 3D-Druck in Farbe

Sind alle Farben mit allen Verfahren kompatibel?

Nicht alle 3D-Druckvorgänge sind für den Farbdruck gleichgut geeignet. Daher sollte man sich vorher angucken, welches Produkt man herstellen möchte und ob man bei diesem auch in Farbe drucken möchte. Bei dem FDM-Verfahren ist es beispielsweise sehr schwierig, die Integration der Farben erfolgreich umzusetzen. Am einfachsten ist es bei diesem Verfahren, die verwendeten Filamente noch während des Druckvorganges auszutauschen oder gar mehrere Extruder zu verwenden. Somit kann man diverse Farben in den Druck miteinbauen. Da der Umbau des Druckers bei dem FDM-Verfahren problematisch und aufwendig ist, sieht man die mit dem Verfahren hergestellten Objekte oftmals nur als einfarbige Gegenstände.

Anders sieht es da schon aus mit so genanntem Powder Binding, also dem Pulverdruckverfahren, aus. Hier kann man Farben sehr gut und auch sehr simpel integrieren. Von 3D Systems gibt es schon extra Farbdrucker, wie beispielsweise die Markenserie „Color Jet Printing“. Diese Drucker gehen nach dem 3DP-Verfahren vor, bei dem einfach Klebstoff und Pulver nacheinander geschichtet werden und somit ein zusammenhängendes Objekt bilden. Der einzige Zusatz bei den Farbdruckern ist nun, dass es noch spezielle Tintenstrahldruckknöpfe gibt. Diese färben, je nach Codierung durch den Computer, das Pulver ein, bevor es weiterverarbeitet wird.

Es kommt also noch ein Zwischenschritt zur schichtweisen Verarbeitung dazu. Das Färben des Pulvers durch die Tinte muss bei jeder Schicht wiederholt werden. Die hierbei verwendete Tinte besteht aus CMYK-Farben. Damit liefert der Drucker ein farbiges Objekt, welches außergewöhnlich gut aussieht. Viele Farbvariationen sind möglich. Einen Nachteil hat das Verfahren jedoch, denn nach dem Druck müssen die Objekte aufwendig gereinigt werden. Um bei der Reinigung nicht die Färbung zu verlieren, muss eine weitere Schutzschicht aufgetragen werden. Daher sollte man das Verfahren, nur für optische Anwendungen benutzen. Für Designer und Architekten, die einen visuellen Prototyp benötigen, ist das Bindingverfahren mit Farbe empfehlenswert.

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Weitere Möglichkeiten

Auch mit dem Polyjetting kann man einen 3D-Farbdruck erstellen. Die Tintenstrahltechnik ist vergleichbar mit der in herkömmlichen Druckern. Für das Verfahren in Zusammenhang mit Farben spricht eine große Auswahl an Farben und auch an Materialien. Jedoch sind die Objekte aufgrund deren UV-Licht-Behandlung besonders anfällig für Licht- und Wärmeabbau. Außerdem sind solche Maschinen relativ teuer und damit eher weniger für einen Farbdruck in 3D geeignet.

Als letztes Verfahren in Kombination gibt es das SDL-Verfahren, bei dem die Basis der Papierschichtungsprozess ist. Man bedruckt also mit unterschiedlichen Farben mehrere Blätter, die man dann aufeinander klebt und plastisch zurechtschneidet. Danach wird ein Lack über das Objekt gegeben, welcher erhärten muss. Vorteile des Verfahrens sind die große Farbauswahl und auch sehr gute Farbqualität. Dadurch, dass Tinte und Papier verwendet werden, handelt es sich um eine relativ kostengünstige Variante.

Vom 2D-Bild zu einem 3D-Objekt

Umwandlung der Bilddateien in ein geeignetes Druckformat

Zu Beginn muss die Bilddatei in eine Vektorgrafik, also SVG-Datei, umgewandelt werden. Einige Programme bieten dieses sogenannte Vektorisieren an. Die Vektorgrafik muss dann nach eigenem Geschmack und Empfinden angepasst werden. Das kann durch Veränderungen am Helligkeitswert und Schwellwert erreicht werden. Wenn man mit der Vektorgrafik zufrieden ist, muss man diese nur noch als normale SVG-Datei abspeichern. Die Vektorgrafik kann man dann in einem CAD-Programm laden und bearbeiten.

Man lädt die Vektorgrafik in das CAD-Programm, indem man diese in FreeCAD als neues Projekt importiert. Daraufhin muss man, jedes einzelne Teile hervorheben und dessen Länge definieren, um festzulegen, was wie lang und wie sichtbar sein soll. Sehr wichtig ist hierbei, dass man während dem Bearbeiten immer mal wieder das gesamte Projekt rotieren lässt, um seine eigene Arbeit zu kontrollieren. Denn am Ende soll alles mit den eigenen Vorstellungen übereinstimmen. Zum Schluss muss man das gesamte Projekt als STL-Datei abspeichern.

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Wenn man die STL-Datei gesichert hat, muss man diese mit einem Slice-Engine sozusagen in die Schichten zerschneiden, welche der Drucker dann als Vorlage übernimmt und ausdruckt. Für den Druck selbst, muss man einen Maschinencode oder auch G-Code erstellen lassen. Dieser wird von jedem 3D-Drucker benötigt. Der G-Code wird an den 3D-Drucker weitergegeben und man erhält mit ein bisschen Geduld das gewünschte Objekt.

Es gibt daneben auch eine einfachere Variante, um eine 3D-Druckdatei anzufertigen. Hierfür kann eine Smoothie-3D-Software genutzt werden, die aus einem 2D-Bild direkt eine STL-Datei erstellt. Die Software wurde extra dafür geschrieben und kann direkt für das schnelle Drucken, insbesondere für Ungeübte, verwendet werden. Die Software wurde auch dafür entwickelt, um 3D-Dateien schnell und einfach mit der Community auszutauschen. Mit der Software muss man nur noch die einzelnen Teile markieren und wie gewünscht anordnen. Man erstellt sofort eine 3-dimensionale Datei STL-Datei. Ab dem Moment, ab dem die STL-Datei besteht, ist wie oben bereits beschrieben vorzugehen.

 

Grundvoraussetzungen zum Umsetzen

Man benötigt als allererstes ein Bild. Aus diesem kann man dann mit Hilfe von einem speziellen Programm, beispielsweise Inkscape, eine Vektorgrafik erstellen. Weiterhin benötigt man eine CAD-Software. Man kann aber auch die Smoothie-3D-Software verwenden und somit nur eine Software anstelle von Zweien verwenden. Weiterhin benötigt man eine Vorstellung von dem gewünschten Objekt, also wie dieses aussehen soll. Auch benötigt man einen 3D-Drucker sowie einen Computer. Ebenso sollte man mit den genannten Programmen einigermaßen umgehen können, ansonsten helfen einem diverse Videos im Internet weiter.

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.

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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.