Als echte technologische Innovation ermöglicht der 3D-Drucker das Erstellen dreidimensionaler Drucke aus festen Materialien wie Kunststoff. Seit einigen Jahren gibt es auch Drucker, die Objekte in 3D aus Holz oder sogar Metall drucken können. Was Letzteres betrifft, zeigt die Studie 3D Printing of Metals 2015-2025, dass der 3D-Metalldruck vor allem in den medizinischen und luftfahrttechnischen Bereichen eingesetzt wird. Die Maschine gibt es heute in mehreren Modellen, deren Funktionsweise je nach verwendetem Metalltyp variiert. Einzelheiten.
Für jeden Metalltyp der passende Drucker
Seit 2015 sehr beliebt, gibt es heute verschiedene 3D-Metalldrucker-Modelle, die ausschließlich dem Druck bestimmter Metalle gewidmet sind.
Sie unterscheiden sich durch einen spezifischen Betriebsmodus. Man unterscheidet dabei vier große Familien von 3D-Druckern :
- solche, die die SLM-Technologie verwenden,
- solche, die die DMLS-Technologie verwenden,
- solche, die die Bindemittelprojektion als Technik verwenden,
- und schließlich solche, die das Wachsausschmelzverfahren verwenden.
Druck per SLM
Die Drucker, die die SLM-Technologie für Selektives Laserschmelzen (selektives Laserschmelzen auf Deutsch) verwenden, nutzen Metallpulverpartikel, die vollständig verschmolzen werden, um Drucke herzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass zur Erreichung der erforderlichen Temperaturen zusätzlich ein Inertgas verwendet werden muss. Dabei kann es sich um Argon oder Stickstoff handeln.
Die allerersten SLM-3D-Metalldrucker wurden 1995 entwickelt. Sie wurden damals vom Institut Fraunhoffer entwickelt. Letzterer hat gerade sein neuestes Modell vorgestellt : es handelt sich um einen „low-cost“-Drucker, der für kleine Unternehmen gedacht ist. Wie die früheren Versionen ist die Maschine in der Fertigungsphase sehr schnell. Allerdings bleibt die Wartezeit für das Abkühlen des gedruckten Objekts weiterhin recht lang.
Druck per DMLS
Die DMLS-Technologie für Direct Metal Laser Sintering (direktes Metall-Lasersintern auf Deutsch) besteht darin, feine Metallpulver miteinander zu verbinden. Die verwendeten Metalle sind rostfreies Aluminium und Titan, die sich durch deutlich höhere Schmelzpunkte im Vergleich zu anderen Metallen auszeichnen.
Die Drucker, die diese Herstellungsweise verwenden, dienen hauptsächlich zur Herstellung von Prototypen oder einer geringen Stückzahl von Teilen. Das liegt daran, dass die Technologie sowohl schnell als auch präzise arbeitet. Die Modelle werden vor allem in den Bereichen Luftfahrt, Raumfahrt und Automobil eingesetzt. Sie dienen auch im medizinischen Bereich zur Herstellung von Prothesen und Implantaten.
Druck durch Bindemittelprojektion
Bei dieser Herstellungsart verwendet der Drucker eine Pulverbasis, auf die ein Bindemittel aufgebracht wird. Die Verbindung der beiden erfolgt Schicht für Schicht wie bei jedem 3D-Druck. Das Objekt wird anschließend gebacken, bevor es mit Bürsten und Druckluftreinigern gereinigt wird. Zur Fertigstellung des Drucks wird durch Infiltration Stahl in das Produkt eingebracht, um es zu verstärken. Dabei macht diese letzte Komponente einen großen Teil des Endergebnisses aus.
Diese Technologie erweist sich als die schnellste und wirtschaftlichste unter den vier großen Familien des Metalldrucks. Sehr präzise, dienen die Drucker, die diese Methode verwenden, vor allem zur Herstellung von Prototypen oder Dekorationsobjekten. Sie werden auch in der Schmuckherstellung verwendet, da die Technologie die Möglichkeit bietet, das Ergebnis mit Gold oder Silber zu beschichten.
Druck durch Wachsausschmelzverfahren
Hier besteht die Technik darin, mehrere Objekte auf Basis eines Originalmodells zu drucken. Die Drucker beschränken sich darauf, eine Replik eines einzigen Objekts zu erstellen, um anschließend Dutzende, ja Hunderte, beinahe Tausende nahezu identische Exemplare zu produzieren.
Zu diesem Zweck fertigt zunächst ein anderer Drucker das Originalteil aus Wachs an; dieses wird anschließend in Gips abgegossen. Wenn letzterer schließlich trocken ist, muss der 3D-Metalldrucker nur noch flüssiges Metall hineinspritzen, das das Wachs ersetzt. Diese Art des Drucks wird vor allem mit Gold und Messing verwendet. Fachleute verwenden sie häufig für die Serienfertigung spitz zulaufender Objekte, vor allem Schmuck.