Der 3D-Druck ist eine erstaunliche Technologie, die in vielen Branchen von großer Bedeutung ist, vor allem wegen ihrer Fähigkeit, starke Materialien in unorthodoxen Formen zu drucken. Einige Technologien können noch nicht einmal einige Formen herstellen, die der 3D-Druck problemlos kann.

Es stellt sich also die Frage, welche Materialien nicht in 3D gedruckt werden können.

Materialien wie Holz, Stoff, Papier und Steine können nicht in 3D gedruckt werden, da sie verbrennen würden, bevor sie geschmolzen und durch eine Düse extrudiert werden können.

In diesem Artikel werden einige häufig gestellte Fragen zu den Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks beantwortet, und zwar in Bezug auf die Materialien, die Sie drucken können, und die Formen, die Sie nicht drucken können.

Welche Materialien können nicht 3D-gedruckt werden?

Die wichtigste Antwort ist, dass man nicht mit Materialien drucken kann, die sich nicht in einen halbflüssigen Zustand schmelzen lassen, der extrudiert werden kann. Wenn man sich ansieht, wie FDM-3D-Drucker funktionieren, schmelzen sie thermoplastische Materialien von einer Spule, mit engen Toleranzen von ±0,05 und weniger.

Materialien, die bei hohen Temperaturen eher verbrennen als schmelzen, werden es schwer haben, durch eine Düse extrudiert zu werden.

Solange Sie den halbflüssigen Zustand und die Toleranzen einhalten können, sollten Sie in der Lage sein, dieses Material in 3D zu drucken. Viele Materialien erfüllen diese Eigenschaften nicht.

Andererseits können wir auch Pulver für Metalle in einem Verfahren namens Selektives Lasersintern (SLS) verwenden, bei dem ein Laser verwendet wird, um pulverförmiges Material zu sintern und zu einem festen Modell zu verbinden.

Materialien, die nicht 3D-gedruckt werden können, sind:

• Echtes Holz, obwohl wir eine Mischung aus PLA und Holzmaserung herstellen können
• Gewebe/Stoffe
• Papier
• Gestein - obwohl man vulkanisches Material wie Absalt oder Rhyolith schmelzen könnte

Mir fallen eigentlich nicht viele Materialien ein, die nicht in 3D gedruckt werden können. Man kann wirklich die meisten Materialien auf die eine oder andere Weise verarbeiten!

Es ist vielleicht etwas einfacher, die andere Seite dieser Frage zu betrachten, um mehr Wissen über Materialien im Bereich des 3D-Drucks zu erhalten.

Welche Materialien können in 3D gedruckt werden?

Okay, Sie wissen also, welche Materialien nicht in 3D gedruckt werden können, aber was ist mit den Materialien, die in 3D gedruckt werden können?

• PLA
• ABS
• Metalle (Titan, rostfreier Stahl, Kobalt-Chrom, Nickellegierungen usw.)
• Polycarbonat (sehr starker Faden)
• Lebensmittel
• Beton (3D-gedruckte Häuser)
• TPU (flexibles Material)
• Graphit
• Bio-Materialien (lebende Zellen)
• Acryl
• Elektronik (Leiterplatten)
• PETG
• Keramik
• Gold (möglich, aber diese Methode wäre ziemlich ineffizient)
• Silber
• Nylon
• Glas
• PEEK
• Kohlefaser
• Holzgefülltes PLA (kann etwa 30 % Holzpartikel und 70 % PLA enthalten)
• PLA mit Kupferfüllung (80 % Kupfergehalt")
• HIPS und viele mehr

Sie werden überrascht sein, wie weit sich der 3D-Druck in den letzten Jahren entwickelt hat. Viele Universitäten und Ingenieure haben neue Methoden entwickelt, um verschiedene Arten von Objekten in 3D zu drucken.

Sogar Elektronik kann in 3D gedruckt werden - etwas, das die meisten Menschen nie für möglich gehalten hätten.

Ja, es gibt auch Bio-3D-Drucker, mit denen man lebende Zellen ausdrucken kann. Sie kosten zwischen 10.000 und 200.000 Dollar und verwenden im Wesentlichen die additive Fertigung von Zellen und biokompatiblem Material, um eine lebende Struktur zu schichten, die natürliche lebende Systeme nachahmen kann.

Dinge wie Gold und Silber können mit Hilfe des 3D-Drucks in 3D-Objekte verwandelt werden, aber sie werden nicht wirklich 3D-gedruckt, sondern durch das Drucken von Wachsmodellen, das Gießen, das Schmelzen des Goldes oder Silbers und das anschließende Gießen des geschmolzenen Goldes oder Silbers in den Guss hergestellt.

In dem folgenden Video wird gezeigt, wie ein silberner Tigerring hergestellt werden kann, vom Entwurf bis zum fertigen Ring.

Das Verfahren ist sehr speziell und erfordert die richtigen Werkzeuge und Geräte, aber das Beste daran ist, wie detailliert das Modell ausfällt und wie es mit der maßgeblichen Hilfe des 3D-Drucks erstellt wird.

Die Individualisierung mit 3D-Druck ist das Beste an der Technologie, denn man kann seine eigenen Objekte mit Leichtigkeit personalisieren.

Welche Formen können nicht in 3D gedruckt werden?

In der Praxis werden Sie es schwer haben, herauszufinden, welche Formen nicht in 3D gedruckt werden können, da es viele 3D-Drucktechniken gibt, mit denen sich Einschränkungen überwinden lassen.

Ich denke, Sie werden einige erstaunlich komplexe Formen und Modelle finden, wenn Sie sich den Mathematical Tag auf Thingiverse ansehen.

Wie wäre es mit den Puzzle-Knoten, erstellt von SteedMaker auf Thingiverse.

Oder der Kleeblattknoten, erstellt von shockwave3d auf Thingiverse.

Formen, die mit FDM nur schwer gedruckt werden können, lassen sich in der Regel mit dem SLA-Druck (Aushärtung des Harzes mit Laserstrahlen) realisieren und umgekehrt.

Normale 3D-Drucker können Probleme beim Drucken haben:

• Formen, die wenig Kontakt mit dem Bett haben, wie Kugeln
• Modelle, die sehr feine, federartige Ränder haben
• 3D-Drucke mit großen Überhängen oder Drucken in der Luft
• Sehr große Objekte
• Formen mit dünnen Wänden

Viele dieser Probleme lassen sich durch verschiedene unterstützende Druckmethoden lösen, z. B. durch die Verwendung von Stützstrukturen für Überhänge, die Änderung der Ausrichtung, so dass dünne Teile nicht das Fundament des Drucks bilden, die Verwendung von Flößen und Krempen als solides Fundament und sogar die Aufteilung von Modellen in Teile.

Formen mit wenig Kontakt zum Bett

Diejenigen Formen, die eine kleine Basis und wenig Kontakt mit dem Bett haben, können nicht direkt wie andere Formen 3D-gedruckt werden. Der Grund ist einfach, dass das Objekt vom Bett abspringt, noch bevor der Druck abgeschlossen ist.

Aus diesem Grund können Sie ein Kugelobjekt nicht einfach erstellen, da der Kontakt mit der Oberfläche zu gering ist und der Körper zu groß ist, um sich während des Prozesses zu entfernen.

Das Raft ist ein Netz aus Filamenten, das auf die Bauplattform gelegt wird und auf das die erste Schicht des Modells gedruckt wird.

Feine, federartige Ränder

Der 3D-Druck von sehr dünnen Merkmalen wie einer Feder oder einer Messerkante ist aufgrund der Ausrichtung, der XYZ-Genauigkeit und der allgemeinen Extrusionsmethode fast unmöglich.

Dies wäre nur mit extrem präzisen Maschinen mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern möglich, und selbst dann wären die Kanten nicht so dünn, wie man es sich wünschen würde. Die Technologie muss zunächst ihre Auflösung erhöhen, um die gewünschte Dünne zu erreichen, die man drucken möchte.

Drucke mit großen Überhängen oder Drucke mitten in der Luft

Objekte mit großen überhängenden Teilen sind schwierig zu drucken, und manchmal ist es sogar unmöglich.

Das Problem ist einfach: Wenn die zu druckenden Formen zu weit von der vorherigen Schicht entfernt sind und ihre Größe zu groß ist, brechen sie ab, bevor sich die Schicht richtig formen kann.

Die meisten Leute würden denken, dass man nicht auf einem Nichts drucken kann, weil es eine Art Fundament geben muss, aber wenn Sie Ihren 3D-Drucker zusammen mit den Einstellungen richtig einstellen, kann ein Phänomen namens Bridging hier wirklich nützlich sein.

Cura bietet einige Hilfen zur Verbesserung unserer Überhänge mit der Option 'Enable Bridge Settings'.

Die Überbrückung kann mit den richtigen Einstellungen und einem Petsfang-Duct deutlich verbessert werden, wie Sie im folgenden Video sehen können.

Es gelang ihm, relativ erfolgreich einen 300 mm langen Überhang zu drucken, was sehr beeindruckend ist! Er änderte die Druckgeschwindigkeit auf 100 mm/s und 70 mm/s für die Füllung, aber nur, weil der Druck sehr lange dauern würde, so dass noch bessere Ergebnisse möglich sind.

Glücklicherweise können wir auch Stütztürme unter diesen großen Überhängen anfertigen, damit sie gehalten werden und ihre Form behalten.

Sehr große 3D-Drucke

Die meisten FDM-3D-Drucker haben eine Größe von etwa 100 x 100 x 100 mm bis 400 x 400 x 400 mm. Es wird also schwierig sein, einen 3D-Drucker zu finden, der große Objekte in einem Durchgang drucken kann.

Der größte FDM 3D-Drucker, den ich finden konnte, ist der Modix Big-180X, der ein riesiges Bauvolumen von 1800 x 600 x 600 mm hat und 160 kg wiegt!

Das ist keine Maschine, zu der man erwarten kann, Zugang zu haben, also müssen wir in der Zwischenzeit bei unseren kleineren Maschinen bleiben.

Nicht alles ist schlecht, denn wir haben die Möglichkeit, Modelle in kleinere Teile zu zerlegen, diese separat zu drucken und sie anschließend mit einer klebenden Substanz wie Sekundenkleber oder Epoxid zusammenzufügen.