3D Printing – 3D Druck Services

Die technische Innovation 3D Printing ist sehr nützlich – wer möchte, kann ein selbstgestaltetes Element, einen Prototypen oder Ersatzteile drucken. Hierfür ist keine Drucker-Anschaffung erforderlich, denn dafür  gibt es entsprechende Dienstleister. Wir erklären, wie 3D Printing funktioniert und stellen 3D Druck Services vor.

Was ist 3D Printing?

3D Printing verspricht die Produktion zu revolutionieren – das 3D Printing bietet Bastlern und Künstlern eine tolle Spielwiese und Unternehmen und der Industrie ein preiswertes Verfahren, um Kleinserien zu produzieren oder Prototypen zu entwickeln. Doch 3D Printing ist nicht gleich 3D Printing. Denn hierbei handelt es sich vielmehr um einen Sammelbegriff, der für die unterschiedlichsten Fertigungstechniken steht. Sie alle nutzen unterschiedliche Techniken die sich für  spezifische Materialien eignen. Alle haben die Gemeinsamkeit , dass sie dreidimensionale Objekte herstellen, indem sie in dünnen Schichten Material für Material auftragen die sich später verfestigen. Im Unterschied zu subtraktiven Techniken, wie beispielsweise Bohren, Sägen und Wasserstrahlschneiden, sprechen Fachleute hier von einer additiven Fertigung. Es gibt verschiedene Fertigungstechniken, auf die wir nachfolgend näher eingehen.

Fused Deposition Modeling

Mithilfe des Fused Deposition Modeling – kurz FDM – ist es möglich, Materialien zu verarbeiten, die typischerweise bei Hitze formbar und weich werden, wie beispielsweise thermoplastische Kunststoffe, Schokolade und Modellierwachs. Aus diesem Grund besteht der Druckkopf aus einer erhitzbaren Düse. In dem Druckkopf wird das zunächst feste Druckmaterial gepresst, das sich dann durch die Wärme verflüssigt. Am Düsenende tritt ein weicher und dünner Faden aus, mit dem der Druckkopf Schicht für Schicht das gewünschte Objekt druckt. Dabei ist die äußere Kontur eine Linie und die Flächen sind Schraffuren. Wenn die Schicht fertig und das Material erstarrt ist , erhöht sich der Druckkopf um die nächste Schichtdicke und druckt die nächste Lage.

Die FDM Technik wird von 3D Printern verwendet, die in der Anschaffung unterhalb der Grenze von 4000 € liegen. Der Preis ist deshalb so niedrig, da die erforderliche Mechanik und Elektronik sehr einfach gehalten sind. So dient beispielsweise als Rohmaterial einfacher Plastikdraht in einer Stärke von 1,75 oder 3,00 mm. Wie bei einer Heißklebepistole, wird dieser Draht in die Düse gedrückt. Der Plastikdraht wird auch Filament genannt, weshalb einige Druckhersteller bei dieser Technik auch von Fused Filament Fabrication – kurz FFF – sprechen. Da der Plastikdraht nicht sofort hart wird, müssen große Überhänge oder Vorsprünge am Druckobjekt abgestützt werden.

Einfachere FDM-Drucker fügen hier mit einer Software eine entsprechende Gitterstruktur hinzu, die wie das zu druckende Objekt aus demselben Material aufgebaut wird. Ist das Objekt ausgehärtet, so lässt sich diese Stütze abbrechen oder wegschleifen. Hochwertigere FDM-Printer besitzen hierfür einen zweiten Druckkopf, der die Stützen aus einem anderen Material aufbaut. So gibt es zum Beispiel Stützen, die in einem basischen Bad einfach ausgewaschen werden oder die wasserlöslich sind. Im Vergleich zu anderen Drucktechniken sind Kunststoffteile, die per FDM gefertigt wurden, sehr schnell gefertigt und belastbar. Ein Nachteil ist, dass wegen der Schichtdicken von bis zu 0,1 mm die Füllung sichtbar ist. Aus diesem Grund sieht das Objekt aus, als hätte es eine Maserung und wirkt unter Umständen billig.

Additive Technik

Die additive Technik verwendet Pulver als Rohmaterial. Jede einzelne Schicht wird hauchdünn aufgetragen und der Druckkopf geht anschließend darüber, um das Pulver in der gewünschten Form zu verfestigen. Es ist aber auch möglich, Metalle wie Titan und Stahl oder andere Kunststoffe, wie zum Beispiel Polyamid, zu verarbeiten. In diesem Fall lasert bzw. verschmilzt ein Laser die Körnchen exakt. Diese Methode wird Selective Laser Sintering (kurz SLS) oder Selective Melting (SLM) genannt. Bei der Additiven Technik sind auch farbige Modelle möglich, in solch einem Fall spritzt ein spezieller Tintenstrahldruckkopf das Farbgemisch in die Pulverschicht, wobei die einzelnen Körnchen mit einem Bindemittel verklebt werden. Diese Technik wird auch 3D Druck oder kurz 3DP genannt und sorgt für Verwirrung.

Das nicht benötigte Pulver bleibt über und einfach liegen. Dadurch stützt es auch überhängende Teile. Zum Ende hin wird es einfach weggebürstet und ist wiederverwendbar. Der Nachteil eines Pulverdrucks ist, dass dieser meistens eine raue Oberfläche hat, die feinem Sandpapier ähnelt. Mit den beiden Techniken SLM und SLS können sehr filigrane, aber auch elastische und robuste Objekte gefertigt werden. Mit Farbdruckern sind realistische Miniaturen möglich, die oftmals aus einem besonderen Polymer Gips bestehen und dadurch recht schwer sind.

Stereolithografie Technik

Die Stereolithografie Drucktechnik (SLA) ist bekannt für ihre besonders schönen Oberflächen. Das Objekt wird in einem Becken aus flüssigem Kunstharz hergestellt und für jede weitere Schicht wird der Füllstand etwas erhöht. Unter UV-Licht härtet die Flüssigkeit dann anschließend punktuell aus. Im Anschluss projiziert ein Beamer die komplette Modellschicht oder aber ein Laser, der sich im Druckkopf befindet, zeichnet die Form in die Kunstharzoberfläche. Zwar sind Stereolithografien sehr detailgenau und filigran, aber im Gegenzug auch deutlich zerbrechlicher als gelaserte Objekte oder Objekte aus Pulver. Hinzu kommt, dass Kunstharz sichtbar altert und sich dann verfärbt.

Spezialmethoden

Neben den oben genannten Methoden gibt es auch noch einige Spezialverfahren. So gibt es einen Hersteller von 3D Printing Modellen, der nach dem PolyJet-Verfahren arbeitet – hier wird Kunstharz Tröpfchen für Tröpfchen gedruckt und unverzüglich mithilfe von UV-Licht ausgehärtet. Die Besonderheit: dadurch, dass parallel mehrere Düsen und Druckköpfe angebracht sind, können die Objekte aus unterschiedlichen Materialien bestehen und in einem Rutsch aufgebaut werden. Zum Beispiel ein hartes Gehäuse mit einer Bedieneinheit mit elastischen Tasten. Andere Drucker können Kunststoffe mischen, wodurch die Eigenschaften wählbar sind, wie zum Beispiel die Farbe oder Elastizität. Dieses Verfahren hat sich besonders in der Produktentwicklung bei der Herstellung von Prototypen bewährt.

Ein weiteres Verfahren gibt es für das 3D Printing von Edelmetallen, wie beispielsweise Gold und Silber. Hier wird ein spezielles indirektes Verfahren genutzt, bei dem das Modell aus Modell in Wachs gedruckt und anschließend konventionell mit dem Wachsausschmelz-Verfahren in eine verlorene Form gegossen wird. Außerdem gibt es ein Verfahren, in dem farbige Texturdrucke aus Papier hergestellt werden. Hierfür schichtet der Drucker die Modelle aus Schreibpapier auf. Jede einzelne Schicht wird mit einem konventionellen Tintenstrahlkopf hergestellt, in dem ein einfarbiger Horizontalschnitt des Objekts aus Papier gebracht wird und eine spezielle Farbe durchdringt das Papier auf seiner gesamten Dicke.

Anschließend trägt der Drucker darunter eine flüssige Schicht aus Leim auf, setzt darauf das bedruckte Blatt und presst es an. Zum Schluss wird der unverklebte Teil des Blattes entlang den Konturen abgeschnitten. Nachdem das Objekt fertig aufgebaut ist, muss das überschüssige Papier entfernt werden und das Objekt wird in Kunstharz getränkt. Dadurch entsteht eine seitig glänzende Oberfläche, an der nicht zu erkennen ist, dass es sich dabei ursprünglich um Papier handelt. Übrigens bietet in den Niederlanden die Bürokette Staples seit einiger Zeit dieses Verfahren als 3D Druck Services an.

3D Druck Services im Vergleich

Ein 3D Druck Services ist ein Dienstleister, der in der Regel online 3D Printing Aufträge ausführt. Inzwischen hat sich das Geschäftsmodell bewährt und industrielle große 3D Printer stellen für Unternehmen oder Endverbraucher individuelle 3D Drucke her. Hierfür lädt der Auftraggeber entweder eine eigene Druckvorlage hoch oder er kann alternativ auch aus einer Sammlung bereits fertiger Vorlagen auswählen. Trotzdem sind weitere Parameter einstellbar, wie zum Beispiel die Auswahl des Materials. Selbst für die Industrie oder für Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen gibt es spezielle Anbieter.

Welche Vorteile hat ein 3D Druck Services?

Der 3D Druck Services hat im Vergleich zum Eigenkauf eines 3D Printers einige Vorteile: zunächst einmal ist es möglich, die Druckvorlage aus Fotos, Scans oder STL-Dateien vom Anbieter herstellen zu lassen. Es ist sogar möglich, physische Gegenstände einzuschicken, aus der der Dienstleister dann anschließend die Vorlage erstellt. Meistens kann in der Regel beim Dienstleister aus einer Vielzahl von Farben und Materialien ausgewählt werden. Außerdem ist auch eine Individualisierung möglich und wer möchte, kann hierfür die Schriftart und Schriftgröße festlegen.

Ein weiterer großer Vorteil ist es, dass solch ein Dienstleister sehr bequem ist. Denn das fertig gedruckte Objekt wird ganz einfach per Post verschickt und Sorgen um eine schlechte Qualität gibt es nicht, da der Druck von echten Profis durchgeführt wird. Schließlich wird beim Fachhandel der Druckprozess laufend überwacht und die Fachleute versuchen immer die bestmögliche Qualität zu erreichen. Druck und Lieferung erfolgen zudem innerhalb eines annehmbaren Zeitraums. Wie teuer der Druck ist, hängt von dem Objekt, dem Material und den verwendeten Maschinen haben.

3D Printing Services – das sind die wichtigsten Anbieter

Die wichtigsten Dienstleister beim 3D Printing:

Fabberhouse

Fabberhouse gehört zu den sehr preiswerten 3D Druck Services Anbietern. Für die Erstellung benötigt Fabberhouse eine CMD-Datei. Diese kann aus einem eigenen CAD-Modell erzeugt werden, aus dem eine STL-Datei erstellt wurde. Nach der Anmeldung und Registrierung bei Fabberhouse kann die Datei hochgeladen werden. Experten von Fabberhouse geben darauf hin ein Angebot ab und prüfen vor dem tatsächlichen Druck auch das Modell nochmals auf Fehler. Falls erforderlich, ist auch eine Beratung möglich. Der Preis beruht auf den Materialverbrauch, welcher per Kubikzentimeter berechnet wird. Dieser Dienstleister nutzt den Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol für seine 3D Prints.

Shapeways

Shapeways ist ein 3D Druck Services, der die Zielgruppe B2C sowie B2B anspricht. Auch hier sind verschiedene Materialien auswählbar, wie zum Beispiel Kunststoff, Metall, Keramik, Wachs und Sandstein. Außerdem kann die Datei in verschiedenen Formaten hochgeladen werden, wie zum Beispiel STL, DAE, OBJ, VRML oder X3D. Shapeways gehört weltweit zu den beliebtesten 3D Druck Services. Angeboten werden zwei verschiedene Dienste: Endverbraucher können aus einer recht großen Anzahl von bereits fertigen Objekten auswählen und diese nach ihren eigenen Wünschen konfigurieren und anpassen. Profis schicken ihre eigene Datei ein – nachdem die Datei mit dem Objekt hochgeladen wurde, erfolgt die Angabe eines Preises.

makeyourproduct.com

makeyourproduct.com ist ein bei Industriedesignern, Schmuckdesignern und Architekten sehr beliebter Anbieter für Prototypen. Gedruckt wird mit verschiedenen Materialien und für den Druckauftrag ist eine STL-Datei erforderlich. Die Datei wird im Bestellformular hochgeladen und an dieser Stelle ist auch die Materialauswahl möglich. Das Modell wird von Fachleuten geprüft und es wird ein Angebot erstellt. Die Preise sind bei diesem Dienstleister abhängig von dem Material, der Größe und der Komplexität des Modells. Es wird mit DPD versendet.

3DPrintGalaxy

Die 3DPrintGalaxy lässt eine Auswahl aus verschiedenen Verfahren und Materialien zu. Um den Dienst nutzen zu können, ist ein fertiges Modell im STL-Dateiformat erforderlich. Nachdem die Datei hochgeladen, die Druckmethode und das gewünschte Adria gewählt wurden, kann ein Angebot eingefordert werden. Die Berechnung erfolgt aufgrund der Menge des verwendeten Materials.

3D Hubs

3D Hubs zeichnet sich dadurch aus, dass eine besonders große Auswahl an Druckmethoden und Materialien möglich ist. An Druckmethoden wird beispielsweise angeboten: FDM, Papier, Jetting, PolyJetting, Metal Sintering, SLS, SLA, CFF und Wax Casting. Der Versand erfolgt weltweit mit verschiedenen Versandunternehmen. Die Besonderheit bei 3D Hubs ist, dass gezielt nach 3D Druck Services gesucht werden kann, die in der Nähe liegen oder wahlweise die bevorzugte Druckmethode anbieten. Auch hierfür ist eine STL-Datei erforderlich. Der Kostenvoranschlag wird sofort angezeigt und wer mit dem Preis einverstanden ist, muss den Druckauftrag nur noch bestätigen. Es ist möglich in einer Suchmaske nach Materialien, der Bewertung anderer Nutzer oder der Entfernung sowie vielen weiteren Faktoren zu filtern. Manche Materialien lassen einen Druck in Profiqualität zu, diese sind in der Suchmaske mit HD ausgezeichnet.

Sculpteo

Sculpteo ist ein online 3D Druck Service, der viele verschiedene Materialien anbietet, wie zum Beispiel Vollfarbe, Metall, Keramik, Tempoplastik, Resin und Wachs. Die Druckmethoden sind Casting, Color Jet, CLIP, SLA, FDM, DMLS und SLS. Nachdem die 3D Druckvorlage, die übrigens in vielen verschiedenen Dateiformaten hochgeladen werden kann, dem Anbieter vorliegt, kann der Kunde aus den oben genannten Materialien auszuwählen. Wer möchte, kann bei dem Dienstleister Sculpteo einen eigenen Onlineshop einrichten, um seine Designs zu verkaufen. Der Anbieter druckt mit industriellen 3D Druckern der Hersteller EOS, 3D Systems, ZCorp und Stratasys. Es gibt eine ausführliche technische Dokumentation, mit der Anwender die Schwachstellen des eigenen Modells finden und auch das zum jeweiligen Objekt passender Material auswählen können.

imaterialise

Wer sich für einen 3D Druck bei imaterialise entscheidet, der kann aus den Materialien Metall, thermoplastischer Kunststoff, Keramik, Holz und Resin auswählen. Aus diesem Grund werden auch viele verschiedene 3D- Druckmethoden angeboten. Besonders reichhaltig ist die Auswahl an Dateiformaten, da das Unternehmen mit vielen Kunden aus der Industrie arbeitet. Der Dienstleister ist bekannt für die Herstellung von Prototypen und 3D Gegenständen. Außerdem gibt es einen speziellen 3D Druck Services für Endverbraucher und Künstler mit dem Namen i.materialise. Wer möchte, kann hier sein Objekt über i.materialise veröffentlichen und verkaufen.

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