Grundlagen zum 3D-Druck

TU Dortmund
Hybrid Learning Center

Inhalte und Ziele der Selbstlerneinheit

In diesem Kurs könnt Ihr die Grundlagen im Bereich 3D-Druck eigenständig lernen. Das Ganze soll an einem praktischen Beispiel erfolgen. Ihr lernt von Grund auf, wie man ein einfaches 3D-Objekt in Tinkercad erstellen, es in Ultimaker Cura vorbereiten und es anschließend mit dem Ultimaker S5/Ultimaker 2+ connect (z.B. im HyLeC-Hauptquartier) drucken kann.

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Bild 1: Beispieldruck Krake
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Bild 2: Beispieldruck Namensschild
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Bild 3: Beispieldruck HyLeC-Logo
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Bild 4: Beispieldruck Sailor Moon-Brosche
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Nach diesem Kurs könnt Ihr:

  • die Prozessschritte zur Umsetzung eines 3D-Druckprojekts benennen und erklären

  • ein Druckmodell mit Tinkercad erstellen und als .stl-Datei speichern

  • eine .stl-Datei mit Ultimaker Cura vorbereiten und auf den 3D-Drucker übertragen

  • optimale Druckvoraussetzungen herstellen

  • einen 3D-Druckvorgang selbstständig durchführen

Zu Beginn erklären wir Euch, was 3D-Druck eigentlich ist, wo er eingesetzt wird und wie die Prozesskette von der Idee bis zum fertigen Druck aussieht.

Was ist eigentlich 3D-Druck mit unseren FDM-Druckern?

FDM (Fused Deposition Modeling zu Deutsch: Schmelzschichtung) 3D-Druck ist ein generatives, additives Fertigungsverfahren, bei dem geschmolzenes Material Schicht für Schicht aufgetragen wird.

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Bild 5: 3D-Drucker aus dem HyLeC in Aktion
CC BY 4.0, Marinus Hermes

Vorteile von 3D-Druck

Diese Schichten verkleben miteinander. Es ist entsprechend eine schnelle und verhältnismäßig preisgünstige Herstellung von Objekten, denkbar für Modelle, Muster, Prototypen, Werkzeuge und Endprodukte.

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Bild 6: Beispieldrucke aus dem HyLeC
CC0

Weitere 3D-Druckverfahren

Andere 3D-Druckverfahren sind beispielsweise Stereolithografie, selektives Laserschmelzen und viele mehr.

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Bild 7: Stereolithografie
CC BY-SA 4.0, Gustavo rocha SI
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Bild 8: Selektives Laserschmelzen
CC BY-SA 4.0, B. R. Skeie

Materialien für den 3D-Druck

Bei den genannten weiteren 3D-Druckverfahren können unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen. Dies sind zum Beispiel:

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Bild 9: Pulver
CC BY-SA 4.0, Bukky658
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Bild 10: Kunststoffe
CC BY 4.0, Charline Fuchs
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Bild 11: Kunstharz
CC BY 2.0, Creative Tools
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Bild 12: Metalle
CC BY 2.0, Oak Ridge National Laboratory

Material im HyLeC: PLA

Bei uns im HyLeC verwenden wir Kunststoffe, hauptsächlich PLA-Filament aus Polymilchsäure. Dieser Kunststoff ist sehr Einsteiger*innen-freundlich und bringt schnell und einfach gute Ergebnisse.

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Bild 13: PLA-Filament
CC BY 4.0, Charline Fuchs

Einsatzgebiete

Eingesetzt wird 3D-Druck in vielen Bereichen, beispielsweise der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Medizintechnik, Textilindustrie und vielem mehr.

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Bild 14: 3D gedrucktes Auto
CC BY 2.0, Oak Ridge National Laboratory
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Bild 15: 3D gedrucktes Haus
CC BY 2.5, Alfredo Milano & Italdron
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Bild 16: 3D gedrucktes Gebiss
CC BY 2.0, Formlabs Inc.
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Bild 17: 3D gedrucktes Mikroskop
CC0

Die Prozesskette beim 3D-Druck

  1. (Auswahl) Modelldesign
    • Recherche eines 3D-Modells
    • Überarbeitung/Erstellung eines 3D-Modells
  2. Druckvorbereitung
    • Erzeugung und herunterladen einer -stl-Datei
    • Übergabe an eine Slicer-Software und herunterladen einer .ufp-Datei
  3. Druckauftrag
    • Starten des 3D-Drucks
    • Entnahme und ggf. Nachbearbeitung des 3D-Drucks

Eine kurze Selbstüberprüfung

Es folgt eine kleine Selbstüberprüfung, in der Ihr die Möglichkeit habt, Euer eben gelerntes Wissen zu testen. Ihr erreicht die Testfragen, indem Ihr Euch von dieser Folie mit den Pfeiltasten auf der Tastatur oder durch Klicken mit der Maus am unteren rechten Bildschirmrand nach unten navigiert.

Wenn Ihr genug von dem Test habt oder diesen Teil der Präsentation überspringen wollt, könnt Ihr jederzeit wie gewohnt nach rechts weiter navigieren.

In welchen Bereichen wird 3D-Druck (unter anderem) eingesetzt?

  • ausschließlich in Forschungseinrichtungen
  • Automobilindustrie, Maschinenbau und Medizintechnik
  • 3D-Druck ist gerade erst neu und wird deshalb noch nicht eingesetzt

Beim 3D-Druck werden die Modelle Schicht für Schicht aufgebaut. Wie wird diese Form der Fertigung genannt?

  • multiformelles Fertigungsverfahren
  • additives, generatives Fertigungsverfahren
  • subtraktives, generatives Fertigungsverfahren

Bringe die Prozessschritte in die richtige Reihenfolge

Erstellung eines 3D-Objekts in Tinkercad
Bestimmung der Druckparameter in Ultimaker Cura
Starten des 3D-Drucks
Modelldesign
Druckvorbereitung
Druckauftrag

Quellen

Quellen

Quellen

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