Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

Es gibt verschiedene Arten von 3D-Druckern. Manche haben eine offene, manche eine geschlossene Bauweise, manche sind eher größer und manche eher kleiner.

Im Folgenden betrachten wir diesen Drucker von der Firma Prusa aus Prag. Es handelt sich dabei um einen quelloffenen 3D-Drucker.

Aufgabe

Funktionsweise

Eigentlich druckt ein 3D-Drucker gar nicht, sondern er lässt - vereinfacht ausgedrückt - nur geschmolzenes Plastik an der richtigen Stelle wieder erhärten. Dies ist zumindest beim FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) (Schmelzschichtung) der Fall. Dieses Verfahren wird auch FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) genannt.

Dabei wir das sogenannte Filament - ein drahtförmiger Kunststoff - geschmolzen und durch die Düse des sogenannten Extruders punktgenau auf die Arbeitsebene gebracht. Bei der Arbeitsebene handelt es sich im obigen Beispiel um eine Heizplatte, damit das Material nicht zu schnell erhärtet. Das zu modellierende Objekt wird dabei Schicht für Schicht aufgebaut.

Damit das Material an der richtigen Stelle angebracht werden kann, werden entweder der Extruder hin- und herbewegt oder die Arbeitsplatte oder - wie im Drucker oben - eine Kombination aus beiden.

Der Extruder

Hier siehst du den seitlichen Querschnitt eines Extruders:

Das Filament gelangt über den PTFE-Schlauch(1) in den Extruder. Für den Transport sorgt der Extruder-Motor, oberhalb des PTFE-Schlauchs.
Damit das Filament im PTFE-Schlauch noch nicht schmilzt, umgibt ihn ein Kühlkörper(2), der zusätzlich von einem Ventilator(3) gekühlt wird.
Der Heatbreak(4) (Wärmeschranke) sorgt dafür, dass der Übergangsbereich zwischen den Filamentzuständen "fest" und "geschmolzen" minimal ist.
Der Heizblock(5) erhitzt nun das Filament auf die gewünschte Temperatur, so dass es durch die Düse(6) herausgeschoben werden kann.

Der Drucker in Aktion

Hier kannst du beobachten, wie der Drucker einen 50mm-Würfel druckt.