Das Ziel der Arbeit ist, einen Überblick über das Thema 3D-Druck zu geben. Es wird insbesondere auf die unterschiedlichen Druckverfahren eingegangen und die Anwendungsfelder und Potentiale herauskristallisiert.
Das Thema 3D-Druck ist in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt. Laut einer im Jahre 2018, im Namen des Bundesverbandes Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien durchgeführten Studie, setzt jedes vierte Industrieunternehmen auf 3D-Druck. Dies stellt einen Anstieg der Nutzung um 8% im Vergleich zu 2016 dar. Darüber hinaus sichern über 70 Prozent dem 3D-Druck ein disruptives Potential zu. Laut einer anderen repräsentativen Befragung des Digitalverbandes Bitkom, haben 87 Prozent der deutschen Bundesbürger von der Technologie 3D-Druck gehört. 18 Prozent dieser Gruppe haben bereits Objekte mittels 3D-Druck anfertigen lassen. Mehr als die Hälfte der Deutschen, die bisher keinen 3D-Drucker besitzen, können sich den gebrauch von 3D-Druck im Privatbereich jedoch vorstellen. Die vorstellbaren Hauptanwendungsgebiete wären die Herstellung von 3D-Selfies (53%), Accessoires/Schmuck (45%) und Spielzeugen (44%) (Mehrfachnennung möglich).
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Historie
3. Druckverfahren
3.1 Begriffserklärungen
3.1.1 Additive Fertigungsverfahren
3.1.2 Generative Fertigungsverfahren
3.1.3 Rapid Prototyping
3.1.4 Rapid Manufacturing
3.2 Selektives Lasersintern (SLS)
3.3 Fused Deposition Modeling (FDM)
3.4 Weitere Druckverfahren
4. Druckmaterialien
5. Praktische Anwendungen von 3D-Druck
5.1 Möbelindustrie
5.2 Schusswaffenbau
5.3 Medizinischer Bereich
5.4 Luft- und Raumfahrt
6. Zukunftsaussichten
6.1 Militärischer Bereich
6.2 Bioprinting
7. Fazit
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, einen fundierten Überblick über die Technologie des 3D-Drucks zu geben, ihre verschiedenen Verfahrensweisen zu erläutern und die aktuellen Anwendungsfelder sowie zukünftige Potentiale kritisch zu beleuchten.
- Historische Entwicklung der additiven Fertigungstechnologien
- Detaillierte Analyse gängiger Druckverfahren wie SLS und FDM
- Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Industriezweigen
- Herausforderungen und Anwendungsbereiche des Bioprinting
- Kritische Reflexion über den aktuellen Hype und tatsächliche Marktreife
Auszug aus dem Buch
Selektives Lasersintern (SLS)
Beim selektiven Lasersintern wird das pulverförmige Ausgangsmaterial schichtweise versintert und somit Schicht für Schicht zu einem dreidimensionalen Objekt aufgebaut. Es wird dabei ein Laser verwendet, welcher die Kügelchen an den zuvor in der Konstruktion definierten Stellen untereinander verschmelzt. Dies bedeutet, dass die kleinen Partikel durch den Laser an der Oberfläche untereinander verschmolzen werden. Die Einwirkzeit des Lasers auf das Pulver ist sehr kurz. Daher muss die Temperatur des Pulvers zum Sintern des Objekts möglichst nah an die Schmelztemperatur gebracht werden. Ist eine Ebene gedruckt, wird der Bauraum um eine Ebene nach unten gesenkt. Anschließend wird mit einer Rakel die Oberfläche geglättet und neues Pulver aufgetragen. Dieser Vorgang wird Ebene für Ebene wiederholt, bis der Druckvorgang abgeschlossen ist. Es können außer des pulverförmigen Ausgangsmaterials auch Polycarbonate, Polyamide, Metalle und Sande als Druckmaterial verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Druckverfahrens ist, dass keine Stützkonturen erforderlich sind, da das Pulverbett genügend Halt für Überhänge bietet. Nach dem Druckvorgang muss das Überschüssige Pulver vom Objekt entfernt werden. Dies kann sehr aufwändig sein. Die Genauigkeit des Bauteils wird durch den Durchmesser des Laserstrahls und die Größe der einsetzten Pulverpartikel begrenzt. Bei diesem Herstellungsverfahren muss beachtet werden, dass das Objekt kurz nach dem Fertigstellen ein größeres Volumen hat als in der endgültigen Form, da es nach dem abkühlen an Volumen verliert. Durch zu schnelles abkühlen, können Risse und Verformungen entstehen. Daher sollte der Abkühlprozess kontrolliert erfolgen. Durch die Korngröße des eingesetzten Pulvers erhalten die Objekte meiste eine etwas raue und poröse Oberfläche. Der Porosität kann man entgegenwirken, indem das fertige Objekt in ein flüssiges Kupfer- oder Harzbad tränkt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung stellt die wachsende Bedeutung des 3D-Drucks in der deutschen Industrie und Gesellschaft dar und formuliert das Ziel der Arbeit, einen grundlegenden Überblick über die Materie zu geben.
2. Historie: Das Kapitel beleuchtet die Anfänge des 3D-Drucks ab den 1980er Jahren, geprägt durch die Entwicklung erster Technologien wie Stereolithographie und der kontinuierlichen Kostenreduktion für industrielle sowie private Anwendungen.
3. Druckverfahren: Hier werden unterschiedliche additive Techniken wie SLS, FDM sowie Stereolithografie und DLP detailliert beschrieben und technische Grundbegriffe definiert.
4. Druckmaterialien: Die Übersicht zeigt die Bandbreite an Materialien auf, von einfachen Kunststoffen wie ABS und PLA bis hin zu Metallen und Lebensmitteln, die in modernen 3D-Druckern verarbeitet werden können.
5. Praktische Anwendungen von 3D-Druck: Dieses Kapitel prüft den konkreten Einsatz der Technologie in der Möbelproduktion, dem Waffenbau, der Medizin sowie in der Luft- und Raumfahrt auf ihre Effizienz und Umsetzbarkeit.
6. Zukunftsaussichten: Es werden zukünftige Potenziale diskutiert, insbesondere der Einsatz im militärischen Bereich für die Ersatzteilversorgung sowie die komplexen Möglichkeiten durch Bioprinting.
7. Fazit: Die abschließende Betrachtung ordnet den aktuellen 3D-Druck-Hype kritisch ein und kommt zu dem Schluss, dass trotz hoher Erwartungen die Technologie vor allem in spezialisierten industriellen und medizinischen Bereichen signifikante Vorteile bietet.
Schlüsselwörter
3D-Druck, Additive Fertigung, Rapid Prototyping, SLS, FDM, Stereolithografie, Kunststoff, Bioprinting, industrielle Fertigung, Technologie, Filaments, Anwendungsbereiche, Innovation, Schichtverfahren, CAD
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit primär?
Der Fokus liegt auf dem 3D-Druck als moderne Produktionstechnologie, deren historische Wurzeln, technologische Funktionsweisen und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Lebens- und Industriebereichen.
Welche zentralen Themenfelder behandelt der Autor?
Die Arbeit behandelt unter anderem die historische Entwicklung, verschiedene Druckverfahren wie FDM und SLS, die Materialkunde und die praktische Anwendbarkeit in Branchen wie Möbelindustrie oder Medizin.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das Ziel ist es, dem Leser einen fundierten Überblick über 3D-Druckverfahren zu vermitteln und die aktuellen Einsatzgebiete sowie die Potenziale der Technologie objektiv einzuordnen.
Welche wissenschaftliche Methodik wurde angewandt?
Es handelt sich um eine auf Literaturrecherche basierende Übersichtsarbeit, die den aktuellen Stand der Technik sowie die Potenziale basierend auf existierenden Fachquellen analysiert.
Welcher Inhalt steht im Hauptteil im Fokus?
Der Hauptteil konzentriert sich auf die technische Differenzierung der Verfahren, die Untersuchung von Druckmaterialien und eine kritische Auseinandersetzung mit der Praxistauglichkeit in ausgewählten Branchen.
Wie lässt sich die Arbeit durch Schlüsselwörter charakterisieren?
Die Arbeit lässt sich am besten mit Begriffen wie additive Fertigung, Rapid Prototyping, 3D-Technologien, Bioprinting und industrieller Fertigung beschreiben.
Wie unterscheidet sich die Einschätzung des Autors vom üblichen „Hype“?
Der Autor betont, dass trotz der oft überzogenen Erwartungen in den Medien die Komplexität vieler Produkte derzeit eine komplette Fertigung mittels 3D-Druck meist noch unmöglich macht.
Welche spezifische Herausforderung wird beim Thema Bioprinting benannt?
Die größte Schwierigkeit liegt in der hohen Komplexität von lebendem Gewebe, das aus unterschiedlichen Zelltypen und Nervensystemen besteht, was die Reproduktion mittels Bioprinting hochkomplex macht.
- Citation du texte
- Anonym (Auteur), 2018, Der 3D-Drucker. Überblick und Funktionsweisen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1478300
