Was ist 3D-Druck?

In der gegenwärtigen Phase der rasanten technologischen Entwicklung ist der 3D-Druck eine äußerst bemerkenswerte Technologie, die in zahlreichen Bereichen weit verbreitet ist und den Fortschritt von Innovation und Fertigung vorantreibt.

Der 3D-Druck, früher auch als additive Fertigung bekannt, ist eine fortschrittliche Fertigungstechnologie, die dreidimensionale Einheiten aufbaut, indem Materialien auf der Grundlage digitaler Modelle geschichtet werden. Es unterscheidet sich deutlich von der traditionellen subtraktiven Fertigung (z. B. der maschinellen Bearbeitung, bei der überschüssige Teile vom gesamten Rohmaterial abgeschnitten werden müssen, um die gewünschte Form zu erhalten) und der Fertigung gleicher Mengen (z. B. Schmieden, bei der das Material eine plastische Verformung erfährt). Festkörper, um die endgültige Produktform zu bilden und dabei grundsätzlich das gleiche Volumen beizubehalten), wodurch ein völlig neuer Herstellungsmodus eingeleitet wird.

Zunächst muss eine professionelle 3D-Modellierungssoftware verwendet werden. Entsprechend den spezifischen Anforderungen des Produkts konstruieren Designer in der Software ein dreidimensionales Modell, das als Grundlage für den 3D-Druck dient.

Als nächstes wird das Modell einem „Slicing“-Vorgang unterzogen, d. h. das dreidimensionale Modell wird entsprechend einer bestimmten Dicke in eine Reihe zweidimensionaler Schichtdateninformationen unterteilt und diese Informationen werden dann an den 3D-Drucker übertragen.

Im Inneren des Druckers befinden sich je nach gewählter Drucktechnologieart (z. B. Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography Apparatus (SLA), Selective Laser Sintering (SLS) usw.) die entsprechenden Druckmaterialien (z. B. filamentöser PLA-Kunststoff, Flüssigkeit). lichtempfindliches Harz, pulverisiertes Metall oder Keramik usw.) starten den Prozess des schichtweisen Aufbaus des Objekts unter der Kontrolle des Steuerungssystems. Am Beispiel des Fused Deposition Modeling wird das fadenförmige Material in einen geschmolzenen Zustand erhitzt, und die Düse bewegt sich präzise auf der Druckplattform entlang des durch die Slice-Daten geplanten Pfads, extrudiert das geschmolzene Material und stapelt es Schicht für Schicht bis zum endgültigen Ergebnis Objekt entsteht.

In der Produktforschungs- und -entwicklungsphase wird die Zeit von der Designkonzeption bis zur Produktion eines physischen Prototyps erheblich verkürzt. In der Vergangenheit dauerte die Herstellung komplexer Prototypen Wochen oder sogar Monate. Dank der 3D-Drucktechnologie kann sie jetzt in nur wenigen Tagen fertiggestellt werden, was die Geschwindigkeit der Innovationsiteration beschleunigt.

Bei kleinen Stückzahlen und kundenspezifischen Produktionsanforderungen zeigt der 3D-Druck eine hohe Anpassungsfähigkeit. Ohne in die kostenintensive Formenentwicklung investieren zu müssen, können Unternehmen personalisierte Bestellungen flexibel bearbeiten und den Verbrauchern maßgeschneiderte Produkte anbieten.

Im medizinischen Bereich können Knochenimplantate, Zahnprothesen, chirurgische Modelle usw. anhand der CT-, MRT- und anderen Bildgebungsdaten des Patienten präzise ausgedruckt werden, die für den körperlichen Zustand des Patienten geeignet sind, und so die Präzision der Operation und Behandlung verbessern Wirkung.

Im Luft- und Raumfahrtbereich können leichte Komponenten mit komplexen Innenstrukturen hergestellt werden, wodurch die Festigkeit der Komponenten bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung gewährleistet und so die Leistung von Flugzeugen verbessert wird.

Im pädagogischen Bereich kann es abstraktes Wissen konkretisieren. Die Schüler können dreidimensionale mathematische Modelle, biologische Organmodelle usw. persönlich ausdrucken und so die Lernerfahrung und -wirkung verbessern.

Obwohl der 3D-Druck bemerkenswerte Ergebnisse erzielt hat, befindet er sich immer noch in einem kontinuierlichen Weiterentwicklungsprozess. Derzeit gibt es noch einige Defizite in Bezug auf Druckgeschwindigkeit, Materialtypen und -kosten, Druckpräzision usw. Es wird jedoch erwartet, dass der 3D-Druck diese Probleme durch die kontinuierlichen Bemühungen wissenschaftlicher Forscher in naher Zukunft überwinden und erreichen wird zunehmender Beliebtheit, werden zu einem wesentlichen und effektiven Werkzeug im Leben und in der Produktion der Menschen, eröffnen der Menschheit mehr Entwicklungsspielraum und leiten ein brandneues Zeitalter der maßgeschneiderten und intelligenten Fertigung ein.