Woraus besteht ein FDM 3D-Drucker?
Das Herzstück des 3D-Druckers ist der Extruder. Im Extruder wird das Filament je nach Sorte mit einem Heizelement auf ca. 170 – 300 °C erhitzt, wodurch es fast schmilzt. Der durch die Erwärmung erweichte Kunststoff wird dann mit Druck durch die Düse herausgepresst.
Etwas teurere 3D-Drucker haben oft auch einen Doppelextruder bzw. Dual Extruder. Damit lassen sich 2-farbige Objekte herstellen, ohne nachher zum Pinsel greifen zu müssen. Ein Einstiegsmodell mit Mix Farbdruck über einen 2in1 Extruder Hotend ist beispielsweise der Geeetech A20M 3D Drucker, (der sogar als Geeetech A20T mit 3in1 Extruder erhältlich ist).
Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Extrudern …
Bei einem Direkt-Extruder sitzt der Antrieb, der das Filament durch die Düse schiebt, direkt am Druckkopf. Diese Extruder-Type eignet sich gut für hochflexible, gummiartige Filamentsorten wie zum Beispiel TPU. Der Nachteil ist, dass der Druckkopf schwer ist und dadurch nicht so dynamisch betrieben werden kann.
Am häufigsten ist der sogenannte Bowden-Extruder verbaut. Bei dieser Variante sitzt der Antrieb für das Filament meistens seitlich auf der Z-Achse und schiebt das Filament durch ca. 30-40cm Teflonschlauch. Dadurch bleibt das Gewicht des Druckkopfes niedrig. Die meisten Filamentarten lassen sich problemlos mit einem Bowden-Extruder drucken.
Die Kinematik besteht meistens aus 3 linearen Achsen (X-, Y- und Z-Achse), wobei sich das Bett meistens auf einer der 3 Achsen befindet und der Extruder sich in den beiden anderen Achsrichtungen bewegt.
Das Druckobjekt wird auf dem Bett, auch Base genannt, schichtweise aufgebaut.
Oft wird das Bett ebenfalls beheizt, damit das Druckobjekt besser darauf haftet und sich nicht frühzeitig löst. Filamentsorten, die eine besonders hohe Drucktemperatur benötigen, erfordern auch ein beheiztes Bett, damit das Bauteil während des Drucks nicht zu stark abkühlt.
Das Filament ist der Rohstoff für den FDM 3D-Druck. Es liegt in Spulenform unterschiedlicher Größen vor und wird meistens direkt neben dem 3D-Drucker auf einem Halter platziert, wo es leicht abrollen kann.
Im Heimgebrauch wird für Teile ohne besondere Anforderungen meistens PLA Filament verwendet. Es ist ein Produkt natürlichen Ursprungs und stößt beim Drucken keine giftigen Dämpfe aus. Außerdem lässt es sich sehr einfach verarbeiten. und hat einen niedrigen Preis. Selbst absolute Anfänger erreichen damit meistens schon beim ersten Druck ein gutes Ergebnis. Für bestimmte Anwendungen gibt es auch weitere Druckmaterialien, die jedoch bereits Grundkenntnisse im 3D-Druck erfordern.
Damit das frisch extrudierte Filament rasch erstarrt und seine Form behält, ist neben dem Extruder meistens noch ein Bauteil-Lüfter angebracht, der das wachsende Druckobjekt abkühlt. Ist das Modell fertig ausgedruckt, werden vom 3D-Drucker die Heizelemente abgeschaltet, damit das Bauteil vollständig auskühlen kann. Die Steuerung der Achsen und des Extruders sowie die Temperaturregelung übernimmt in den meisten Fällen ein im 3D-Drucker eingebauter Minicomputer. Manche Geräte lassen sich auch mit Hilfe eines externen Computers vollständig steuern. Anfänger kommen mit einem 3D-Drucker mit inkludierter Steuerung jedoch sicher schneller zurecht.
Folgendes benötigt man für den 3D-Druck zuhause …