3D-Druck ist vielseitig, aber viele fragen sich, ob 3D-Drucker nur Plastik drucken können. In diesem Artikel wird untersucht, welche Materialien 3D-Drucker verwenden können.

3D-Drucker für Endverbraucher verwenden hauptsächlich Kunststoffe wie PLA, ABS oder PETG, die als Thermoplaste bezeichnet werden, da sie je nach Temperatur erweichen und aushärten. Es gibt viele andere Materialien, die mit verschiedenen 3D-Drucktechnologien wie SLS oder DMLS für Metalle gedruckt werden können. Sogar Beton und Wachs lassen sich in 3D drucken.

In diesem Artikel finden Sie weitere nützliche Informationen über die Materialien, die beim 3D-Druck verwendet werden.

Was wird in 3D-Druckern als Tinte verwendet?

Wenn Sie sich jemals gefragt haben, was 3D-Drucker für Tinte verwenden, hier ist die einfache Antwort darauf. 3D-Drucker verwenden drei grundlegende Arten von Materialien für Tinte, nämlich;

• Thermoplastische Kunststoffe (Filament)
• Harz
• Pulver

Für den Druck dieser Materialien werden verschiedene Arten von 3D-Druckern verwendet, und wir werden uns im Folgenden jedes dieser Materialien ansehen.

Thermoplaste (Filament)

Thermoplaste sind eine Art von Polymeren, die biegsam oder formbar werden, wenn sie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, und die beim Abkühlen aushärten.

Beim 3D-Druck werden Filamente oder Thermoplaste von 3D-Druckern als "Tinte" oder Material für die Herstellung von 3D-Objekten verwendet, und zwar mit einer Technologie namens Fused Deposition Modeling oder FDM 3D-Druck.

Es ist wahrscheinlich die einfachste Art des 3D-Drucks, da kein komplexer Prozess erforderlich ist, sondern nur das Erhitzen des Filaments.

Das beliebteste Filament, das die meisten Menschen verwenden, ist PLA oder Polymilchsäure. Die nächsten beliebten Filamente sind ABS, PETG, TPU & Nylon.

Sie können alle Arten von Filamenten sowie verschiedene Mischungen und Farben erhalten, so dass es wirklich eine große Auswahl an Thermoplasten gibt, mit denen Sie 3D drucken können.

Ein Beispiel wäre dieses SainSmart Black ePA-CF Carbon Fiber Filled Nylon Filament von Amazon.

Einige Filamente sind schwieriger zu drucken als andere und haben sehr unterschiedliche Eigenschaften, die Sie je nach Projekt auswählen können.

Beim 3D-Druck mit thermoplastischen Filamenten wird das Material mechanisch mit einem Extruder durch einen Schlauch geführt, der dann in eine Heizkammer, das sogenannte Hotend, mündet.

Die Heizeinheit wird auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Filament erweicht und durch eine kleine Öffnung in einer Düse mit einem Durchmesser von normalerweise 0,4 mm extrudiert werden kann.

Ihr 3D-Drucker arbeitet mit Anweisungen, die als G-Code-Datei bezeichnet werden und dem 3D-Drucker genau sagen, welche Temperatur er haben soll, wohin er den Druckkopf bewegen soll, auf welcher Stufe die Kühlgebläse stehen sollen und alle anderen Anweisungen, die den 3D-Drucker in Gang setzen.

G-Code-Dateien werden durch die Verarbeitung einer STL-Datei erstellt, die Sie leicht von einer Website wie Thingiverse herunterladen können. Die Verarbeitungssoftware wird als Slicer bezeichnet, wobei Cura die beliebteste Software für den FDM-Druck ist.

Hier ist ein kurzes Video, das den 3D-Druckprozess mit Filament von Anfang bis Ende zeigt.

Ich habe einen vollständigen Beitrag mit dem Titel Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide geschrieben, in dem ich Ihnen verschiedene Arten von Filamenten und 3D-Druckmaterialien vorstelle.

Harz

Die nächste "Tinte", die 3D-Drucker verwenden, ist ein so genanntes Photopolymerharz. Dabei handelt es sich um eine duroplastische Flüssigkeit, die lichtempfindlich ist und sich verfestigt, wenn sie bestimmten UV-Lichtwellenlängen (405 nm) ausgesetzt wird.

Diese Harze unterscheiden sich von Epoxidharzen, die normalerweise für Bastelarbeiten und ähnliche Projekte verwendet werden.

3D-Druckharze werden in einer 3D-Drucktechnologie namens SLA oder Stereolithographie verwendet, die aufgrund der Art und Weise, wie die einzelnen Schichten geformt werden, ein wesentlich höheres Maß an Details und Auflösung bietet.

Gängige 3D-Druckharze sind Standardharz, schnelles Harz, ABS-ähnliches Harz, flexibles Harz, wasserabwaschbares Harz und zähes Harz.

Ich habe einen ausführlicheren Beitrag zum Thema "Welche Harzarten gibt es für den 3D-Druck? Beste Marken & Typen" geschrieben, in dem Sie weitere Informationen finden.

Im Folgenden wird beschrieben, wie SLA-3D-Drucker funktionieren:

• Sobald der 3D-Drucker zusammengebaut ist, gießen Sie das Harz in die Harzwanne - einen Behälter, der Ihr Harz über dem LCD-Bildschirm aufnimmt.
• Die Bauplatte senkt sich in die Harzwanne und stellt eine Verbindung mit der Folienschicht in der Harzwanne her
• Die 3D-Druckdatei, die Sie erstellen, sendet Anweisungen zum Beleuchten eines bestimmten Bildes, das die Schicht erzeugt.
• Diese Lichtschicht härtet das Harz
• Die Bauplatte hebt sich dann an und erzeugt einen Saugdruck, der die entstandene Schicht von der Folie des Harzbehälters abzieht und an der Bauplatte haften bleibt.
• Jede Schicht wird durch Belichtung eines Lichtbildes erzeugt, bis das 3D-Objekt fertiggestellt ist.

Im Grunde genommen werden SLA-3D-Drucke auf dem Kopf stehend erstellt.

SLA-3D-Drucker können erstaunliche Details erzeugen, da sie eine Auflösung von bis zu 0,01 mm oder 10 Mikrometer erreichen können. Die Standardauflösung beträgt jedoch normalerweise 0,05 mm oder 50 Mikrometer.

FDM-3D-Drucker haben in der Regel eine Standardauflösung von 0,2 mm, aber einige hochwertige Maschinen erreichen 0,05 mm.

Sicherheit ist wichtig, wenn es um Harz geht, denn es ist giftig, wenn es mit der Haut in Berührung kommt. Sie sollten beim Umgang mit Harz Nitrilhandschuhe tragen, um Hautkontakt zu vermeiden.

Der 3D-Druck mit Harz ist aufgrund der erforderlichen Nachbearbeitung ein längerer Prozess: Sie müssen das nicht ausgehärtete Harz abwaschen, die für den 3D-Druck von Harzmodellen erforderlichen Halterungen reinigen und das Teil dann mit einem externen UV-Licht aushärten, um das 3D-Druckobjekt zu härten.

Pulver

Eine weniger verbreitete, aber wachsende Branche im 3D-Druck ist die Verwendung von Pulvern als "Tinte".

Bei den im 3D-Druck verwendeten Pulvern kann es sich um Polymere oder auch um Metalle handeln, die zu feinen Partikeln zerkleinert werden. Die Eigenschaften des verwendeten Metallpulvers und das Druckverfahren bestimmen das Ergebnis des Drucks.

Es gibt verschiedene Arten von Pulvern, die für den 3D-Druck verwendet werden können, z. B. Nylon, rostfreier Stahl, Aluminium, Eisen, Titan, Kobalt-Chrom und viele andere.

Auf einer Website namens Inoxia werden viele Arten von Metallpulvern verkauft.

Es gibt auch verschiedene Techniken, die beim 3D-Druck mit Pulver eingesetzt werden können, wie SLS (Selective Laser Sintering), EBM (Electron Beam Melting), Binder Jetting & BPE (Bound Powder Extrusion).

Am populärsten ist das Sinterverfahren, das als selektives Lasersintern (SLS) bekannt ist.

Der Prozess des Selektiven Lasersinterns läuft wie folgt ab:

• Der Pulverbehälter ist mit einem thermoplastischen Pulver gefüllt, typischerweise Nylon (runde und glatte Partikel)
• Ein Pulverstreuer (ein Messer oder eine Rolle) verteilt das Pulver, um eine dünne und gleichmäßige Schicht auf der Bauplattform zu erzeugen.
• Der Laser erhitzt selektiv Teile der Baufläche, um das Pulver definiert zu schmelzen
• Die Bauplatte bewegt sich mit jeder Schicht nach unten, wo das Pulver für eine weitere Sinterung durch den Laser wieder ausgebreitet wird.
• Dieser Vorgang wird wiederholt, bis Ihr Teil fertig ist.
• Der fertige Druck wird mit einer Nylon-Pulver-Hülle überzogen, die mit einer Bürste entfernt werden kann.
• Sie können dann ein spezielles System verwenden, das z. B. Hochleistungsluft verwendet, um den Rest davon zu entfernen.

Hier ist ein kurzes Video, das zeigt, wie der SLS-Prozess aussieht.

Bei diesem Verfahren wird das Pulver gesintert, so dass feste Teile entstehen, die poröser sind als der Schmelzpunkt. Das bedeutet, dass die Pulverpartikel erhitzt werden, so dass die Oberflächen miteinander verschweißt werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es Materialien mit Kunststoffen kombinieren kann, um 3D-Drucke herzustellen.

Mit Technologien wie DMLS, SLM & EBM können Sie mit Metallpulvern 3D drucken.

Können 3D-Drucker nur Kunststoff drucken?

Obwohl Kunststoff das am häufigsten verwendete Material beim 3D-Druck ist, können 3D-Drucker auch andere Materialien als Kunststoff drucken.

Weitere Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden können, sind:

• Harz
• Pulver (Polymere & Metalle)
• Graphit
• Kohlefaser
• Titan
• Aluminium
• Silber und Gold
• Schokolade
• Stammzellen
• Eisen
• Holz
• Wachs
• Beton

Bei FDM-Druckern können nur einige dieser Materialien erhitzt und erweicht statt verbrannt werden, so dass sie aus einem Hotend herausgedrückt werden können. Es gibt viele 3D-Drucktechnologien, die die Materialmöglichkeiten der Menschen erweitern.

Der wichtigste ist der SLS-3D-Drucker, der Pulver mit dem Laser-Sinter-Verfahren zur Herstellung von 3D-Drucken verwendet.

Harz-3D-Drucker werden ebenfalls häufig für private und kommerzielle Zwecke verwendet. Dabei wird das Photopolymerisationsverfahren verwendet, um flüssiges Harz mit UV-Licht zu verfestigen, das dann eine Nachbearbeitung durchläuft, um eine hochwertige Oberfläche zu erhalten.

3D-Drucker können nicht nur Kunststoff, sondern je nach Art des 3D-Druckers auch andere Materialien drucken. Wenn Sie eines der oben aufgeführten Materialien drucken möchten, sollten Sie sich die entsprechende 3D-Drucktechnologie zulegen.

Können 3D-Drucker jedes Material drucken?

Materialien, die erweicht und durch eine Düse extrudiert werden können, oder pulverisierte Metalle können zu einem Objekt zusammengefügt werden. Solange das Material geschichtet oder übereinander gestapelt werden kann, kann es 3D-gedruckt werden, aber viele Objekte erfüllen diese Eigenschaften nicht. Beton kann 3D-gedruckt werden, da er zunächst weich ist.

3D-gedruckte Häuser werden aus Beton hergestellt, der gemischt und durch eine sehr große Düse extrudiert wird und nach einiger Zeit aushärtet.

Im Laufe der Zeit hat der 3D-Druck viele neue Materialien wie Beton, Wachs, Schokolade und sogar biologische Materialien wie Stammzellen eingeführt.

So sieht ein 3D-gedrucktes Haus aus.

Kann man Geld in 3D drucken?

Nein, Geld kann nicht in 3D gedruckt werden, da der Herstellungsprozess des 3D-Drucks sowie die eingebetteten Markierungen auf dem Geld fälschungssicher sind. 3D-Drucker erstellen hauptsächlich Kunststoffobjekte aus Materialien wie PLA oder ABS und können definitiv kein Papier in 3D drucken. Es ist möglich, Metallmünzen in 3D zu drucken.

Geld besteht aus vielen Markierungen und eingebetteten Fäden, die ein 3D-Drucker möglicherweise nicht genau reproduzieren kann. Selbst wenn ein 3D-Drucker in der Lage ist, etwas zu produzieren, das wie Geld aussieht, können die Ausdrucke nicht als Geld verwendet werden, da sie nicht die einzigartigen Eigenschaften haben, die einen Geldschein ausmachen.

Geld wird auf Papier gedruckt, und die meisten 3D-Drucke werden aus Kunststoff oder verfestigtem Harz gedruckt. Diese Materialien können nicht so funktionieren wie Papier und nicht so gehandhabt werden wie Geld.

Untersuchungen zeigen, dass die modernen Währungen der meisten Länder der Welt mindestens sechs verschiedene Technologien enthalten. Kein 3D-Drucker kann mehr als eine oder zwei dieser Methoden unterstützen, die für den genauen Druck der Banknote erforderlich sind.

Die meisten Länder, insbesondere die USA, stellen Geldscheine her, die mit den neuesten Hightech-Fälschungsschutzmerkmalen ausgestattet sind, die es einem 3D-Drucker erschweren, sie zu drucken. Dies ist nur möglich, wenn der 3D-Drucker über die erforderliche Technologie zum Drucken des betreffenden Geldscheins verfügt.

Ein 3D-Drucker kann nur versuchen, eine Nachbildung des Geldes zu drucken, verfügt aber nicht über die richtige Technologie oder die richtigen Materialien, um Geld zu drucken.

Viele Leute stellen Requisitenmünzen aus einem Kunststoffmaterial wie PLA her und besprühen sie dann mit einer Metallfarbe.

Andere erwähnen eine Technik, bei der man eine 3D-Form erstellen und Edelmetallton verwenden kann, den man in eine Form presst und dann in Metall brennt.

Hier ist ein YouTuber, der eine D&D-Münze mit "Ja" & "Nein" an jedem Ende erstellt hat. Er hat ein einfaches Design in einer CAD-Software erstellt und dann ein Skript erstellt, in dem die 3D-gedruckte Münze eine Pause macht, damit er eine Unterlegscheibe einfügen kann, um sie schwerer zu machen, und dann den Rest der Münze fertigstellt.

Hier ist ein Beispiel für eine 3D-gedruckte Bitcoin-Datei von Thingiverse, die Sie herunterladen und selbst in 3D drucken können.