Anfängerhandbuch zum 3D-Druck: Alles, was Sie wissen müssen

Wenn Sie neu im 3D-Druck sind, erwartet Sie eine spannende Reise in die additive Fertigung. Mit dem 3D-Druck erstellen Sie nicht nur Objekte; Sie erschließen eine Welt voller Möglichkeiten und definieren die Art und Weise, wie wir entwerfen, Prototypen erstellen und fertigen, neu. Von der Beschleunigung der Produktentwicklungszyklen bis zur Anpassung von Produkten an individuelle Bedürfnisse sind die Vorteile des 3D-Drucks so umfangreich und vielfältig wie die Vorstellungskraft selbst.

Hier werden wir den 3D-Druck, seine Vorteile und die verschiedenen Arten von 3D Drucker verfügbar, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. 

Inhaltsverzeichnis
Was ist 3D-Druck?
Markt für 3D-Drucker
Vorteile des 3D-Drucks
Arten von 3D-Druckern
Im 3D-Druck verwendete Materialien
Abschließende Gedanken

Was ist 3D-Druck?

3D-Druck, auch als additive Fertigung bekannt, ist eine revolutionäre Technologie, mit der Sie dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht aus einem digitalen Modell erstellen können. Im Gegensatz zu herkömmlichen subtraktiven Fertigungsmethoden, bei denen Material von einem festen Block entfernt wird, um eine Form zu erstellen, werden Objekte beim 3D-Druck Schicht für Schicht aufgebaut und Material nur dort hinzugefügt, wo es benötigt wird. Dieser Prozess ermöglicht die präzise und effiziente Herstellung komplexer Geometrien und kundenspezifischer Designs.

Markt für 3D-Drucker

Laut Grandview-ForschungDer globale Markt für 3D-Druck wurde im Jahr 20 auf über 2023 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll zwischen 23.5 und 2024 mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate (CAGR) von 2030 % wachsen. Im Jahr 2023 erwies sich Nordamerika als dominierende Kraft und erzielte über 33 % des weltweiten Umsatzes, was auf eine solide Position in dieser transformativen Technologie hindeutet.

Vorteile des 3D-Drucks

Die zahlreichen Vorteile machen den 3D-Druck für viele Branchen so attraktiv. Aus diesem Grund setzen immer mehr Unternehmen den 3D-Druck in ihre regulären Geschäftsprozesse ein. 

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile:

• Gestaltungsfreiheit: Durch den 3D-Druck ist die Erstellung komplizierter und komplexer Formen möglich, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer oder gar nicht realisierbar wären.
• Schnelle Musterlieferung: Mit dem 3D-Druck können Sie Designs schnell iterieren und Prototypen für Tests und Validierungen erstellen. So verkürzen Sie die Markteinführungszeit und reduzieren die Entwicklungskosten.
• Maßgeschneidert: Der 3D-Druck ermöglicht die Anpassung und Personalisierung von Produkten, um individuellen Vorlieben und einzigartigen Anforderungen gerecht zu werden.
• Kosteneffizienz: Die additive Fertigung kann bei Produktionsläufen mit kleinen Stückzahlen kostengünstiger sein, da keine teuren Werkzeuge und Einrichtungen erforderlich sind.
• Reduzierter Abfall: Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren minimiert der 3D-Druck den Abfall, da nur das zum Bau des Objekts notwendige Material verwendet wird.
• On-Demand-Fertigung: Mit dem 3D-Druck können Sie Objekte auf Anfrage herstellen, sodass keine großen Lagerbestände und kein Lagerraum mehr erforderlich sind.
• Zugänglichkeit: 3D-Drucker werden immer erschwinglicher und benutzerfreundlicher, sodass die Technologie für Einzelpersonen, Bastler und kleine Unternehmen zugänglich wird.

Arten von 3D-Druckern

Es stehen verschiedene Arten von 3D-Druckern zur Verfügung, die jeweils unterschiedliche Technologien und Materialien verwenden. 

Hier sind einige der häufigsten Arten:

• Fused Deposition Modeling (FDM): FDM-Drucker extrudieren thermoplastisches Filament durch eine beheizte Düse und bauen Schichten auf, um das endgültige Objekt zu erstellen. Dies ist eine der beliebtesten und kostengünstigsten Arten der 3D-Drucktechnologie.
• Stereolithographie (SLA): SLA-Drucker verwenden ein flüssiges Harz, das durch ultraviolettes (UV-)Licht ausgehärtet wird, um Objekte Schicht für Schicht aufzubauen. Diese Technologie bietet eine hohe Auflösung und glatte Oberflächen und ist daher ideal für detaillierte Prototypen und Modelle.
• Selektives Lasersintern (SLS): SLS-Drucker verwenden einen Hochleistungslaser, um pulverförmiges Material wie Kunststoff oder Metall selektiv zu sintern und so Objekte zu erzeugen. Mit dieser Methode können langlebige und funktionale Teile mit komplexen Geometrien hergestellt werden.
• Direktes Metall-Lasersintern (DMLS): DMLS-Drucker verwenden einen Hochleistungslaser, um Metallpulver Schicht für Schicht selektiv zu verschmelzen und so Metallteile herzustellen. Mit dieser additiven Fertigungstechnologie lassen sich komplexe Geometrien mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erzeugen, was sie für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Medizin und Industrie geeignet macht.
• Elektronenstrahlschmelzen (EBM): EBM-Drucker verwenden einen Elektronenstrahl, um Metallpulver zu schmelzen und zu verschmelzen, um Schichten aufzubauen und Metallteile herzustellen. Diese Technologie bietet hohe Genauigkeit und minimalen Materialabfall und wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Orthopädieindustrie verwendet, um komplexe Hochleistungskomponenten herzustellen.
• Tintenstrahl-3D-Druck: Beim Tintenstrahl-3D-Druck werden mit einem Tintenstrahldruckkopf Materialtröpfchen auf eine Bauplattform aufgebracht, die dann ausgehärtet oder verfestigt werden, um Schichten zu bilden. Diese Technologie kann mit einer Vielzahl von Materialien drucken, darunter Polymere, Keramik und Metalle, und wird in verschiedenen Branchen für Prototyping, Produktion und Anpassung verwendet.
• Digitale Lichtverarbeitung (DLP): Ähnlich wie bei der SLA-Technologie verwenden DLP-Drucker einen digitalen Lichtprojektor, um Schichten aus flüssigem Harz auszuhärten. Allerdings härten DLP-Drucker normalerweise ganze Schichten gleichzeitig aus, was zu schnelleren Druckzeiten führt.

Laut Grandview-ForschungDas Segment Stereolithografie (SLA) war marktführend und machte 10 über 2023 % des weltweiten Umsatzes aus. Fused Deposition Modeling (FDM) hatte 2023 einen beträchtlichen Umsatzanteil, da die Technologie in verschiedenen 3DP-Prozessen weit verbreitet ist. Die Segmente DLP, EBM, Tintenstrahldruck und DMLS dürften zwischen 2024 und 2030 eine wachsende Akzeptanz erfahren, da diese Technologien in speziellen additiven Fertigungsprozessen anwendbar sind. 

Jeder 3D-Druckertyp hat Vorteile und Einschränkungen. Daher ist es wichtig, dass Sie Ihre Bedürfnisse und Anforderungen berücksichtigen, wenn Sie die richtige Technologie für Ihre Projekte auswählen.

Im 3D-Druck verwendete Materialien

Beim 3D-Druck spielt die Materialauswahl eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Eigenschaften und Merkmale des endgültigen Druckobjekts. Hier ist eine Übersicht über einige häufig im 3D-Druck verwendete Materialien:

Kunststoffe

• ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): ABS ist für seine Festigkeit, Haltbarkeit und Schlagfestigkeit bekannt und eine beliebte Wahl für funktionale Prototypen und Endverbrauchsteile.
• PLA (Polymilchsäure): PLA ist ein biologisch abbaubarer und umweltfreundlicher thermoplastischer Kunststoff, der aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr gewonnen wird. Aufgrund seiner einfachen Druckbarkeit und leuchtenden Farben wird es häufig für Prototypen, Hobbyprojekte und Bildungszwecke verwendet.
• PETG (Polyethylenterephthalatglykol): PETG kombiniert die Festigkeit und Haltbarkeit von ABS mit der einfachen Druckbarkeit von PLA und eignet sich daher für eine breite Palette von Anwendungen, darunter mechanische Teile, Behälter und Displays.

Resins

• Standardharze: Standardharze werden häufig in 3D-Drucktechnologien wie Stereolithografie (SLA) und Digital Light Processing (DLP) verwendet. Sie bieten hochauflösende und glatte Oberflächen und sind ideal für detaillierte Modelle, Schmuck und zahnmedizinische Anwendungen.
• Technische Harze: Technische Harze halten hohen Temperaturen, rauen Umgebungen und mechanischer Belastung stand. Beispiele hierfür sind robuste, flexible und temperaturbeständige Harze, die sich für die Prototypenherstellung von Funktionsteilen, Formen und Werkzeugen eignen.
• Gießbare Harze: Gießbare Harze sind für Feinguss-Anwendungen konzipiert und ermöglichen Benutzern die Erstellung detaillierter Muster für Schmuck-, Zahn- und Fertigungsformen, die in Metalllegierungen gegossen werden können.

Metallindustrie

• Edelstahl: Edelstahl wird aufgrund seiner Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Vielseitigkeit häufig im 3D-Metalldruck verwendet. Er eignet sich zur Herstellung langlebiger und funktionaler Teile für die Luft- und Raumfahrt, den Automobilbau und medizinische Anwendungen.
• Titan: Titan bietet eine einzigartige Kombination aus Festigkeit, geringem Gewicht und Biokompatibilität und eignet sich daher ideal für die Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate und technische Hochleistungsanwendungen.
• Aluminium: Aluminium wird wegen seines geringen Gewichts, seiner Wärmeleitfähigkeit und seiner Recyclingfähigkeit geschätzt. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Unterhaltungselektronik verwendet, um leichte Komponenten und Kühlkörper herzustellen.

Composite

• Kohlefaser: Kohlefaserverbundstoffe vereinen das geringe Gewicht und die hohe Festigkeit von Kohlefasern mit der Vielseitigkeit des 3D-Drucks. Sie werden in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und bei Sportartikeln eingesetzt, um leichte und langlebige Teile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften herzustellen.
• Glasfaser: Glasfaserverbundstoffe bieten Festigkeit, Steifigkeit und thermische Stabilität und eignen sich daher für strukturelle Anwendungen wie Autoteile, Sportgeräte und Industriekomponenten.

Eigenschaften und Anwendungen von 3D-Druckmaterialien

Jedes im 3D-Druck verwendete Material hat einzigartige Eigenschaften und Anwendungen. Daher ist es wichtig, das richtige Material für Ihre spezifischen Projektanforderungen auszuwählen. Hier sind einige der häufigsten Eigenschaften und Anwendungen:

• Festigkeit und Haltbarkeit: Einige Materialien wie ABS, PETG und technische Harze bieten eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit und eignen sich daher für funktionale Prototypen, mechanische Teile und Endprodukte.
• Flexibilität und Elastizität: Flexible und elastische Materialien wie TPU (thermoplastisches Polyurethan) eignen sich ideal für die Herstellung flexibler Teile, Dichtungen und tragbarer Geräte.
• Hitzebeständigkeit: Materialien mit hoher Hitzebeständigkeit, wie Hochtemperaturharze und Metalllegierungen, eignen sich für Anwendungen, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, wie etwa Motorkomponenten, Formen und Werkzeuge.
• Biokompatibilität: Biokompatible Materialien, darunter bestimmte Harze und Metalle, werden in medizinischen und zahnmedizinischen Anwendungen wie beispielsweise chirurgischen Führungen, Zahnmodellen und orthopädischen Implantaten verwendet.

Das Verständnis der Eigenschaften und Anwendungen verschiedener 3D-Druckmaterialien ist wichtig, um geeignete Materialien für Projekte auszuwählen und die gewünschten Ergebnisse in Bezug auf Leistung, Ästhetik und Funktionalität zu erzielen.

Abschließende Gedanken

3D-Druck ist eine bahnbrechende Technologie, die zahlreiche Vorteile bietet, darunter Designfreiheit, schnelles Prototyping, Anpassung und Kosteneffizienz. Wenn Sie die verschiedenen verfügbaren 3D-Druckertypen und ihre Funktionen verstehen, können Sie endlose Möglichkeiten für Innovation und Kreativität in Ihren Projekten erschließen.

Für Geschäftsinhaber, die von der wachsenden Nachfrage nach 3D-Druckern profitieren möchten, besteht der nächste Schritt darin, tiefer in den Bereich des Verkaufs von 3D-Druckern einzutauchen. Egal, ob Sie 3D-Drucker in Ihr Produktangebot aufnehmen oder ein neues Unternehmen mit Schwerpunkt auf 3D-Drucktechnologie gründen möchten, es gibt viele Faktoren zu berücksichtigen und Strategien umzusetzen, um erfolgreich zu sein.

Weitere Informationen zum Verkauf von 3D-Druckern finden Sie im nächsten Blog dieser Reihe. In diesem Leitfaden erfahren Sie alles, was Sie wissen müssen, um in die spannende Welt des 3D-Druckverkaufs einzusteigen.