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Thaiwahn relaunched - 3D-Druck
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3D-Pulverbett Maschine 3PBM

 

 

 

 

 


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Bei einem meiner Projekte wollte ich in die Realisierungsphase treten. Ein Bauteil ist aber mit den üblichen Fertigungsmethoden kaum oder sehr teuer herzustellen, da es über Leerstellen verfügt, die sich nicht fräsen lassen oder nur durch verlorene Form Gießen lassen.

Auf der Suche nach einer Lösung für mein Problem stieß ich auf die 3D-Druckverfahren. Für meine Zwecke eignen sich nur die Pulverbettverfahren. Das Inkjet-Verfahren geht wegen der Werkstoffwahl nicht, hiermit konnte ich nur Modelle meines Bauteils herstellen. Anfragen bei den Herstellern ließen mir das Herz fast stillstehen, ein solcher "Drucker" der ein Bauteil meiner Größe (50X50X25cm) herstellen kann liegt bei bis zu 480.000 €. Aber er kann das von mir vorgesehene Material nicht verarbeiten, wie ich es mir vorstellte.

Weitere Suche ergab, daß es eine Open Source Community gibt, die sich dem Do-It-Yourself-Bau solcher Maschinen widmet. Je nach Verfahren kosten die benötigten Teile zwischen 500 und 2.000 €. Dazu kommt noch der Aufwand für den Zusammenbau. Nun sehen wir eine deutliche Diskrepanz zwischen 2.000 und 480.000 €. Gut die 2.000 sind kein Verkaufspreis, aber selbst wenn man diesen verfünffacht (schönes Design und Gewinn) liegt man noch Lichtjahre von dem kommerziellen Produkt entfernt.

Dies brachte mich dazu, die Situation näher zu betrachten, besonders im Hinblick darauf, das 3D Systems gerichtlich gegen einen Anbieter eines Bausatzes vorgehen will.

Die Basis der meisten und wichtigsten Verfahren wurden an Universitäten (Austin und MIT) entwickelt. Die Universitäten verkauften exklusive Lizenzen. Die Firma Z Corp entnahm dem Public Domain gute Ideen, kombinierte diese mit den Linzenzen und ließ sich das ganze patentieren. Gut sie hatten auch eigene Idden und ließen sich Werkstoffe, deren Kombination und überhaupt Pulver als unspezifischen Werkstoff patentieren. Somit gibt es nur noch sehr wenig Akteure auf diesem Markt, die sich kaum ins Gehege kommen Durch dieses Quasimonopol können die den Preis diktieren, müßen Wettbewerb vorerst kaum befürchten, da sie diesen mit teilweise unspezifischen Patenten gegen eine Wand laufen lassen können.

 

 


Unter dem Stichwort 3D-Druck gibt es viele Verfahren, einige sind vom Prinzip keine Druckverfahren sondern bauen ein Teil additiv mittels anderer Technik auf. Der passende Oberbegriff für alle diese Verfahren ist additive Fertigung. Die Bezeichnung Druck leitet sich wohl durch die Art des Positionierens im kartesischen Koordinatensystem her, die alle Verfahren mit dem Druckvorgang gemein haben.

Kurzbeschreibung der Verfahren:

Stereolithographie (SLA): entwickelt von Charles Hull an der Universität von Texas, lizensiert an 3D-Systems. Ein Laser "schreibt" eine Schicht an der oberfläche in einem mit lichtempindlichen Polimer gefüllten Becken. Das belichtete Polimer härtet, der Stempel im Bad fährt um eine Schichtdicke nach unten und der Laser schreibt eine neue Schicht.

Schmelzablagerungsmodellierung (Fused Deposit Modelling, FDM): Eine Plastikschnur wird einem Extruder zugeführt, im Deuckkopf geschmolzen und schichtweise aufgebracht. Entwickelt durch Stratsys. Bei Überhängen in der Geometrie wird eine Unterstützung benötigt.

Selektives Sintern mittels Laser (SLS): Dieses Verfahren gehört zu den Pulverbettverfahren, entwickelt an der Universität in Austin, Texas von Carl Deckard. Das Verfahren wurde an die DTM Corp. verkauft welche später von 3D-Systems aufgekauft wurde. Von einem Vorratsbehälter wird das pulvrige material in den Produktionbehälter schichtweise befördert. Der im Pulver enthaltene Binder wird durch einen Laserstrahl geschlolzen und verklebt die Partikel. der aus vielen Schichten enstandene Rohling muß thermisch nachbearbeitet.

Direktes Sintern von metallen mittels Laser (DMLS): Prinzipiell dem SLS-Verfahren vergleichbar. Entwickelt von Rapid Product Innovations und EOS GmbH. Dem Metallpulver wird kein Binder zugesetz, sondern das Metall wird direkt mit einem starkem laser punktweise geschmolzen.

3D-Druck (3DP): Auch dieses am MIT entwickelte Verfahren ist ein Pulverbettverfahren. Das Bindemittel wird auf die zu verklebenden Teile gesprüht. MIT vergab für dieses Verfahren eine exklusive Lizenz an Z Corp., Z Corp wurde später von 3D Systems übernommen.

Tintenstrahl (Inkjet): Dieses Verfahren ähnelt dem FDM-Verfahren. Durch eine zweite Düse kann direkt eine lösbare Stützkonstruktion aufgebracht werden, so daß wie bei den Pulverbettverfahren auch überhänge realisiert werden können.

Gesprizter Fotopolimer (Jetted Photopolymer): Objet Geometries Ltd. und 3D Systems haben dieses Verfahren entwickelt, es ist eine Kombination aus Tintenstrahl  und Stereolithographie.

Bauteilerstellung mittels Laminat (Laminated Object Manufacturing, LOM): Das benötigte Material wird über Rolle transportiert und ein Laser schmilzt es dort, wo es benötigt.

Dem kann man nur mit der Open Source Ecology entgegenwirken. Es gibt das Global Village Construction Set (GVCS). Dort werden Maschinen und Anlagen entwickelt, die einerseits wenig kosten dürfen und andererseits von einem Anwender selbst gebaut, gewartet und repariert werden können.

Schon 50 Maschinen sind dort in der Entwicklung und zu einem Teil auch schon baufähig.

Ziegelpresse Mischmaschine Sägewerk Bulldozer Baggerlader 
Traktor Sämaschine Heurechen Well-Drilling Rig 
Soil Pulverizer Spader Hay Cutter Trencher 
Bäckereiofen Dairy Milker Microcombine Ballenpresse
Industrie Multimachine Ironworker Laser Cutter Schweißer Plasma Cutter Induktionsofen
CNC Torch Table Metall Roller Rod and Wire Mühle Drücken Forge Universal-Rotor Drill Press
3D-Drucker 3D-Scanner CNC Schaltung Mühle Industrial Robot Chipper Hammermill
Energie Power Cube Vergaser Burner Solar-Konzentrator Electric Motor Generator Hydraulische Motor Nickel-Eisen-Batterie
Dampfmaschine Wärmetauscher Wind Turbine Pelletizer Universal Power Supply 
Materialien Aluminum Extractor Bioplastic Extruder  
Auto LKW Entwicklung Prototyping Dokumentation



 



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