3D-Druck Lexikon

Unter 3D-Druck (engl. 3D-Printing) versteht man im Allgemeinen die Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils durch schichtweises Auftragen von Material. Durch ein absenken der Druckplattform nach jeder gedruckten Schicht, entsteht Schritt für Schritt das gewünschte Bauteil. Eine anschauliche Animation finden Sie auf unserem Beitrag zum FDM-Druckverfahren.
Als 3D-Druck Material wird überwiegend Kunststoff genutzt, jedoch gewinnt der Einsatz von metallischen Materialien zunehmend an Bedeutung.

Ein 3D-Scan beschreibt die Überführung eines realen Gegenstandes in ein digitales 3D-Modell. Dabei wird zunächst eine einfache Punktewolke aus den Abtastpunkten des 3D-Scanners erzeugt, welche in der anschließenden Nachbearbeitung in ein geschlossenes Oberflächennetz (engl. Mesh) überführt wird. Je nach benötigter Genauigkeit und Auflösung der Daten, können verscheidene Scan-Techniken zum Einsatz kommen. Beispiele hierfür wären Laser-Trinagulation, Lichtstreifenprojektion (engl. Structures Light Scanning) oder die Photogrammetrie.

Eine 3MF-Datei (3D Manufacturing Format) ist ein Dateiformat, das speziell für den 3D-Druck entwickelt wurde. Im Gegensatz zur bisher weit verbreiteten STL-Datei können in einer 3MF-Datei zusätzliche Informationen wie Druckparameter, Materialien und Farben gespeichert werden. Dadurch können mehr Eigenschaften des ursprünglichen 3D-Modells transportiert werden, was zu einer höheren Detailtreue und einem einfacheren Druckprozess führt.

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist ein beliebter und weit verbreiteter thermoplastischer Kunststoff. Aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und seiner hohen Wärmeformbeständigkeit (bis ca. 100°C) wird er häufig in der Automobil- und Elektronikindustrie eingesetzt.
Auch im 3D-Druck ist ABS beliebt, allerdings ist die Verarbeitung des Kunststoffs vor allem bei großen Bauteilen etwas schwierig. Aufgrund des hohen Verzugs beim Abkühlen von ABS ist für die Verarbeitung ein beheiztes Druckbett oder bestenfalls ein beheizter Bauraum erforderlich. Außerdem ist ABS empfindlich gegenüber UV-Strahlung und entwickelt bei der Verarbeitung gesundheitsschädliche Dämpfe.

Der Begriff Additive Fertigung (engl. Additive Manufacturing) wird mittlerweile als wissenschaftliches Synonym für den weit verbreiteten Begriff "3D-Druck" verwendet. Beide Begriffe beschreiben jedoch die gleichen Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines 3D-Bauteils, wie z.B. FDM oder SLS.
Additive Fertigung ist das Gegenteil herkömmlicher subtraktiver Fertigungsverfahren wie z.B. CNC-Fräsen, bei denen Bauteile durch Materialabtrag entstehen.

Anisotropie beschreibt die Eigenschaft eines Materials, in verschiedene Kraftrichtungen (X-, Y-, Z-Achse) unterschiedliche Eigenschaften aufzuweisen.

Aufgrund der schichtweisen Bauart von 3D-gedruckten Bauteilen bedeutet dies, dass die Stabilität und Festigkeit in Z-Richtung (Aufbaurichtung der Schichten) geringer ist, als in XY-Richtung. Diese Eigenschaft sollte bei der Konstruktion und dem Druck des Bauteils berücksichtigt werden, um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen.

ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der eng mit ABS verwandt ist. Die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeformbeständigkeit (ca. 100°C) von ASA sind denen von ABS sehr ähnlich, jedoch ist ASA UV-beständig und weist eine gute Chemikalienbeständigkeit auf. Außerdem lässt sich ASA im Gegensatz zu ABS etwas leichter im 3D-Drucker verarbeiten, bei größeren Bauteilen treten jedoch ähnliche Verzugsprobleme auf.

Die Auflösung im 3D-Druck beschreibt, wie genau kleine Details eines 3D-Modells wiedergegeben werden können. Die Auflösung wird im Wesentlichen von 3 Faktoren beeinflusst:

1. Schichthöhe (engl. Layer Heigt)
2. Düsendurchmesser (engl. Nozzle Diameter)
3. Präzision der Druckkopf-Positionierung

Dabei gilt: Je kleiner die Schichthöhe und der Düsendurchmesser, desto kleiner werden die abbildbaren Details. Durch eine präzise Positionierung des Druckkopfes auf dem Druckbett kann die Detailgenauigkeit weiter verbessert werden.

Verschiedene Druckverfahren haben unterschiedliche Auflösungen. Beispielsweise können mit dem SLS-Verfahren schärfere Details abgebildet werden als mit dem FDM-Verfahren.

Die Auffrischungsrate (engl. Refresh Rate) beschreibt, wie viel Prozent neues Kunststoffpulver dem bereits verwendeten und recycelten Pulver zugefügt werden muss, damit es problemlos in einem SLS-Drucker verarbeitet werden kann. Um überschüssiges Pulver aus einem SLS-Druckprozess nach der Aufbereitung wiederverwenden zu können, wird dem alten Pulver neues Pulver zugegeben und anschließend gut vermischt. In der Regel müssen 30 bis 50 % neues Pulver zugegeben werden, um eine akzeptable Druckqualität zu erzielen.

Bambulab ist ein chinesischer 3D-Druckerhersteller, der für seine Drucker wie den P1P, X1C und A1 Mini bekannt ist. Mit neuen Innovationen und konkurrenzfähigen Preisen hat Bambulab den Bereich der 3D-Drucker für Heimanwender und industrielle Anwendungen revolutioniert.

Bambu Studio ist der hauseigene Slicer von Bambulab. Der Slicer basiert ursprünglich auf einer Version des Prusa Slicers, wurde aber speziell an die Hardware von Bambulab angepasst und mit neuen, innovativen Funktionen ausgestattet. Mit Bambu Studio können 3D-Modelle in ein Schichtenmodell umgewandelt und direkt an die 3D-Drucker gesendet werden. Ebenso können alle Bambulab Drucker über das Programm überwacht und gesteuert werden.

Die Baukammer (engl. Build Chamber) oder der Bauraum bezeichnet beim 3D-Druck den Raum, in dem das Bauteil schichtweise aufgebaut wird. Das Volumen des Bauraums gibt an, in welcher Größe Bauteile gedruckt werden können. Die meisten 3D-Drucker verfügen heute über einen geschlossenen Bauraum, um den Druckprozess vor äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen und Zugluft zu schützen. Für industrielle Materialien wie ABS werden auch beheizte Bauräume verwendet, um den Verzug des Materials beim Druck gering zu halten.
Beim SLS-Verfahren wird das Kunststoffpulver von der Feed-Kammer in die Baukammer geschoben und dort durch den Laser aufgeschmolzen, um das Bauteil zu erzeugen. Die Funktion der Baukammer ist also bei allen 3D-Druckverfahren identisch.

Die Bauteilgröße gibt die Abmessungen in X-, Y- und Z-Richtung des zu druckenden 3D-Modells an. Meist wird ein imaginärer rechteckiger Rahmen (engl. Bounding Box) um das Bauteil gelegt, um den benötigten Druckraum zu ermitteln. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob ein Bauteil auf einem bestimmten 3D-Drucker hergestellt werden kann.

Die Beschleunigung (engl. Acceleration) beim 3D-Druck ist nichts anderes als die Beschleunigung beim Autofahren. Nur dass hier der Druckkopf des 3D-Druckers beschleunigt und abgebremst wird und die Einheit meist in mm/s² angegeben wird. Eine hohe Beschleunigung hilft, die vorgegebene Druckgeschwindigkeit schneller zu erreichen und damit die Druckzeit zu verkürzen. Gleiches gilt für das Abbremsen des Druckkopfes. Hier kann bei hoher (negativer) Beschleunigung die Geschwindigkeit länger gehalten werden. Der Nachteil einer hohen Beschleunigung sind die immer stärker werdenden Vibrationen und Resonanzen, die sich negativ auf die Druckqualität auswirken können.

Ein Bowden Extruder ist eine Unterart Art des Extruders. Beim Bowden Extruder ist der Schrittmotor inklusive der angetriebenen Zahnräder am Anfang des PTFE-Schlauches (engl. Bowden Tube) in der Nähe der Filamentrolle fest mit dem Rahmen des 3D-Druckers verbunden. Das Material wird anschließend durch den PTFE-Schlauch zum Druckkopf "gedrückt". Der Vorteil des Bowden Extruders liegt in der extern angebrachten Hardware, die den Druckkopf nicht zusätzlich mit Gewicht belastet. Allerdings kann der lange Weg vom Extruder zum Druckkopf auch nachteilig sein, da viel Reibung im PTFE-Schlauch entsteht und der Materialfluss behindert werden kann.

Brücken (engl. Bridging) im 3D-Druck beschreiben bestimmte Bereiche eines Bauteils, in denen Material von einer Wand zur anderen überbrückt wird. Es wird sozusagen in die Luft gedruckt. Im übertragenen Sinne entsteht so eine Brücke zwischen zwei bestehenden Wänden. Diese Methode eignet sich gut, um kurze Distanzen ohne Stützstrukturen zu überbrücken.

Unter CAD (Computer Aided Design) versteht man die computergestützte Konstruktion. Mit Hilfe von CAD-Programmen werden präzise 3D-Modelle und technische Zeichnungen erstellt. Mittlerweile können sogar komplette Arbeitsprozesse von der Zeichnung über die Modellierung bis hin zur Fertigung mit einem CAD-Programm abgebildet werden. Darüber hinaus können Simulationen durchgeführt werden, um die Kraftübertragung zu simulieren und die Strömung zu optimieren.

Ein CO²-Laser ist ein Lasertyp, der häufig in SLS-Druckern zum schmelzen von Kunststoffpulver verwendet wird. Die Vorteile dieses Lasertyps liegen in der hohen Effizienz, der hohen Präzision und der hohen Arbeitsgeschwindigkeit. Die namensgebende aktive Komponente des Lasers besteht aus einem Gasgemisch aus Kohlendioxid (CO₂), Stickstoff und Helium. Ein CO²-Laser emittiert infrarotes Licht mit einer Wellenlänge von etwa 10,6 Mikrometern.

Creality ist ein chinesisches Unternehmen, das 3D-Drucker (FDM & SLA), Scanner und Zubehör herstellt. Creality ist bekannt für seine preisgünstigen und einfach zu bedienenden Drucker, die bei Heimanwendern sehr beliebt sind.

Cults3d ist eine unabhängige 3D-Druckplattform, auf der Nutzer 3D-Modelle und Designs veröffentlichen und anderen Nutzern zugänglich machen können. Cults3d ist wie ein digitaler Marktplatz aufgebaut, auf dem sowohl kostenlose als auch kostenpflichtige Modelle angeboten werden. Die Modelle auf der Plattform sind hauptsächlich für 3D-Drucker und CNC-Maschinen optimiert.

Cura ist ein kostenloser Slicer der Firma Ultimaker zur Vorbereitung von 3D-Modellen für den 3D-Druck. Aufgrund der hohen Benutzerfreundlichkeit und der großen Anzahl unterstützter 3D-Druckermodelle ist Cura eine der am häufigsten verwendeten 3D-Drucksoftware. Darüber hinaus bietet Cura zahlreiche Plugins und Erweiterungen, mit denen externe Programme (z.B. CAD-Software) an den Druckprozess angebunden werden können.

Der Direktantrieb Extruder (engl. Direct Drive Extruder) ist eine Unterart des Extruders. Im Gegensatz zum Bowden-Extruder befinden sich der Schrittmotor und die angetriebenen Zahnräder direkt am beweglichen Druckkopf. Durch diese Konstruktion wird das Material von der Filamentrolle zum Druckkopf „gezogen“ und dann auf kürzestem Weg in die heiße Düse gepresst. Der Vorteil des Direct Drive Extruders liegt in der präzisen Filamentsteuerung direkt am Druckkopf, allerdings beeinflusst das höhere Gewicht auch die Agilität des Druckers, was zu unerwünschten Vibrationen führt.

Eine Düse (engl. Nozzle) ist das austauschbare Endstück eines Druckkopfes, durch das das geschmolzene Filament gepresst und auf das Druckbett aufgebracht wird. Für normale Materialien wie PLA werden Messingdüsen verwendet, während faserverstärkte Materialien wie PA-CF aufgrund ihrer Abrasivität gehärtete Stahldüsen oder Düsen mit Rubinspitzen erfordern. Die Düsenöffnung bestimmt den Durchmesser einer einzelnen gedruckten Linie, der standardmäßig 0,4 mm beträgt. Je nach Anwendung können auch kleinere Düsen mit 0,25 mm oder größere Düsen mit 0,6 mm - 1 mm Durchmesser verwendet werden. Je größer die Düse gewählt wird, desto schneller kann ein 3D-Modell aufgebaut werden.

Als Druckbett (engl. Printbed) oder auch Druckplattform bezeichnet man beim 3D-Druck die Oberfläche, auf der das Material aufgetragen wird und Schicht für Schicht das gewünschte Bauteil bildet. In heutigen 3D-Druckern sind grundsätzlich alle Druckbetten beheizt, um die Haftung der gedruckten Materialien zu erhöhen. Die Temperaturen liegen je nach Druckmaterial zwischen 60°C (z.B. PLA) und 120°C (z.B. PC). Ein positiver Nebeneffekt ist, dass der Druckraum durch das beheizte Druckbett passiv erwärmt wird, was einem Materialverzug entgegenwirkt. Druckplatten gibt es in unzähligen Varianten, z.B. aus Glas, Aluminium oder Carbon. Die am weitesten verbreitete Variante ist ein dünnes Aluminiumblech mit einer PEI-Beschichtung.

Das Druckbettnivellieren (engl. Bed Leveling) ist ein Prozess, bei dem das Druckbett von einem Sensor am Druckkopf abgetastet und auf Unebenheiten überprüft wird. Dieser Vorgang wird vor jedem Druckvorgang durchgeführt und die gemessenen Unebenheiten werden während des Druckvorgangs ausgeglichen. Dadurch wird ein gleichmäßiger Abstand der Düse zum Druckbett gewährleistet und somit die Haftung und Optik der ersten Materialschicht verbessert. Eine fehlerhafte Nivellierung des Druckbetts führt in vielen Fällen zu Druckabbrüchen oder optischen Mängeln. Bei älteren 3D-Druckern wurde der Nivellierungsprozess manuell durchgeführt, bei aktuellen Modellen werden dafür verschiedene Sensortypen mit vollautomatischen Systemen eingesetzt.

Die Druckgeschwindigkeit (engl. Print Speed) beschreibt die Verfahrgeschwindigkeit des Druckkopfes in mm/s. Je höher die Druckgeschwindigkeit, desto schneller können 3D-Modelle erstellt werden. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass Geschwindigkeit und Druckqualität in einem ausgewogenen Verhältnis stehen, da eine hohe Geschwindigkeit immer mit mehr Vibrationen und anderen Störfaktoren einhergeht. Es gibt viele Faktoren, die die maximal mögliche Druckgeschwindigkeit eines 3D-Druckers beeinflussen. Dazu gehören die Art des Materials, die Druckauflösung, die verwendete Hardware und die Kühlung der Bauteile.

Der Druckkopf (engl. Print Head) vereint die zentralen Komponenten eines 3D-Druckers in einem beweglichen Bauteil und ist für die Extrusion des Materials verantwortlich. Der Druckkopf enthält den Extruder zum Fördern des Filaments (bei Direct Drive Extrudern), das Hotend zum Aufschmelzen des Filaments und die Düse zum endgültigen Auspressen des geschmolzenen Materials. Darüber hinaus trägt er häufig den Sensor für die Nivellierung des Druckbetts. Je nach Druckermodell kann sich der Druckkopf in der X-Achse oder in der XY-Ebene frei bewegen, um die Geometrie des zu druckenden Bauteils abzubilden.

Das Entpulvern (engl. Depowdern) ist einer der grundlegenden Nachbearbeitungsschritte im SLS-Druckverfahren. Nachdem die Bauteile in einem großen Pulverblock aus dem SLS-Drucker entnommen wurden, müssen sie manuell von Hand oder automatisiert in rotierenden Trommeln vom überschüssigen Pulver getrennt werden. Bei der manuellen Nachbearbeitung werden die Bauteile mit Bürsten und Schabern gereinigt.

Der Extruder eines 3D-Druckers übernimmt die Aufgabe des Materialtransports. Er greift das Filament über zwei strukturierte Förderräder und führt es dem Hotend zu. Im Hotend selbst wird das Material aufgeschmolzen und anschließend extrudiert. Man unterscheidet zwischen zwei Extruder-Varianten: dem Bowden-Extruder und dem direkt angetriebenen Extruder. Beide Varianten werden in unserem 3D-Druck-Lexikon gesondert beschrieben.

Unter Extrusion versteht man im Allgemeinen das Herauspressen eines zähflüssigen Materials unter konstantem Druck aus einer formgebenden Öffnung. Beim 3D-Druck wird geschmolzenes Filament durch eine runde Düse mit definiertem Durchmesser gepresst. Aus dieser Extrusion entsteht während des Druckvorgangs das dreidimensionale Bauteil.

Fäden (engl. Stringing) sind ein bekanntes Problem beim FDM-/ FFF-Druck, dasn sich durch sehr dünne Fäden oder zweigartige Ablagerungen zwischen zwei gedruckten Merkmalen äußert. Bei Fahrbewegungen ohne Extrusion kann der Materialfluss nicht vollständig gestoppt werden, da das bereits aufgeschmolzene Material durch die Schwerkraft langsam aus der Düse kriecht. Da die Fahrbewegungen ohne aktive Extrusion in der Regel sehr kurz sind, stellt sich das „tropfende“ Material als dünner Faden dar. Je nach Material ist die Neigung zur Fadenbildung unterschiedlich stark ausgeprägt. Dieses Phänomen kann durch die richtige Einstellung der Drucktemperatur, der Druckgeschwindigkeit und der Rückzugsparameter weitgehend unterdrückt werden.

Das Färben von 3D-gedruckten Bauteilen ist eine beliebte Methode, um den Bauteilen das gewünschte Aussehen zu verleihen. Der Prozess des Einfärbens wird hauptsächlich bei Bauteilen aus dem SLS Drucker angewendet, da das Kunststoffpulver eines SLS Druckers verfahrensbedingt meist weiß oder schwarz ist. Das Filament für den FDM-Druck ist in den häufigsten Fällen in vielen verschiedenen Farben erhältlich. Um ein Bauteil nachträglich einzufärben, wird es für einige Minuten in ein warmes Wasserbad (ca. 70°C - 90°C) mit Nylon- oder Textilfarbe gelegt. Dabei nimmt das Bauteil über seine poröse Struktur die Farbpartikel auf. Es gibt auch komplette industrielle Färbeanlagen für gedruckte Bauteile, die jedoch mit sehr hohen Kosten verbunden sind.

FDM (Fused Deposition Modeling), auch FFF (Fused Filament Fabrication) genannt, ist eines der am weitesten verbreiteten 3D-Druckverfahren im industriellen und privaten Bereich. FDM ist ein Extrusionsverfahren, bei dem ein aufgewickelter Kunststofffaden (Filament) durch eine beheizte Düse geschmolzen und schichtweise auf ein Druckbett aufgetragen wird. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen im großen Bauvolumen, der großen Material- und Farbauswahl und den geringen Kosten. Nähere Informationen zum FDM-/ FFF-Verfahren finden Sie in unserem Blog Artikel.

Die Feed-Kammer (engl. Feed-Chamber) ist in einem SLS-Drucker zu finden und enthält zu Beginn das gesamte Kunststoffpulver, das für den anschließenden Druck benötigt wird. Während des Drucks, wird das Kunststoffpulver Schicht für Schicht von der Feed-Kammer in die Baukammer geschoben und dort vom Laser aufgeschmolzen. Pro Verschiebevorgang (engl. Recoating) wird eine 0,1 mm dicke Pulverschicht zwischen den Kammern übertragen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis der Druck abgeschlossen und das gesamte Pulver von der Feed-Kammer in die Baukammer geschoben wurde.

FFF (Fused Filament Fabrication) ist ein Synonym für FDM (Fused Deposition Modeling), das gängigste 3D-Druckverfahren. Der Begriff „FFF“ wurde von der 3D-Druck-Community geprägt, da das allgemein bekannte „FDM“ eine eingetragene Marke der Firma Stratasys ist. Nähere Informationen zum FFF-/ FDM-Verfahren finden Sie in unserem Blog Artikel.

Als Filament im 3D-Druck bezeichnet man ein aufgerolltes Kunststoffmaterial, das von FDM-/FFF-Druckern zum Drucken von 3D-Bauteilen verwendet wird. Das Filament wird durch den Extruder in das Hotend gedrückt und dort geschmolzen. Das Filament hat einen Standarddurchmesser von 1,75 mm und kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Beispiele sind PLA, PETG, ABS, PA, PC usw. . Darüber hinaus ist das Filament in der Regel in vielen verschiedenen Farben und Spulengrößen (1 kg - 10 kg) erhältlich.

Das Floß (engl. Raft) ist eine zusätzliche Struktur, die (wie ein Floß) unter das eigentliche Bauteil gedruckt wird, um die Haftung zu erhöhen und größere Unebenheiten des Druckbetts auszugleichen. Ein Floß wird hauptsächlich bei kleinen Bauteilen mit geringer Auflagefläche oder bei IDEX-Druckern verwendet. Nach dem Druck wird das Floß einfach vom Bauteil abgezogen.

Formlabs ist ein amerikanischer Hersteller von industriellen SLA und SLS 3D Druckern. Das Unternehmen ist bekannt für seinen relativ preisgünstigen SLS-Drucker „Fuse 1“ und seine qualitativ hochwertigen SLA-Drucker „Form 3“ & „Form 4“. Mittlerweile bietet Formlabs auch umfangreiches Zubehör und verschiedenste Materialien für die Drucker an.

Der Füllgrad (engl. Infill Density) bestimmt den prozentualen Anteil der Füllung eines Bauteils. Dabei ist ein Bauteil mit 0 % Füllgrad hohl und ein Bauteil mit 100 % Füllgrad massiv. Je nach geplantem Einsatzgebiet des Bauteils wird der Füllgrad entsprechend festgelegt. Typischerweise liegt der Füllgrad zwischen 15% (visuelle Bauteile) und 40% (funktionale Bauteile). Je höher der Füllgrad, desto höher ist der Materialverbrauch und die Druckzeit, aber desto stabiler ist das endgültige Bauteil.

Als Füllung (engl. Infill) wird das Innere eines 3D-gedruckten Bauteils bezeichnet. In der Regel werden in einem Druckvorgang zunächst 2-3 Wände gedruckt und anschließend die restliche Innenfläche mit einem Infill gefüllt. Durch die Verwendung eines Infills anstelle eines Vollmaterials können Material, Gewicht und Druckzeit eingespart werden, was sich letztendlich positiv auf die Herstellungskosten des Bauteils auswirkt. Die Füllung kann durch das Füllmuster und den Füllgrad angepasst werden.

Das Füllmuster (engl. Infill Pattern) beschreibt das Muster, mit dem die Füllung (engl. Infill) eines Bauteils gedruckt wird. Je nach Verwendungszweck eines Bauteils kann zwischen einer Vielzahl von Füllmustern gewählt werden. Beispielsweise kann für schnelle und einfache Drucke eine Gitterstruktur und für stabile Funktionsbauteile ein sogenanntes Gyroidmuster verwendet werden. Die Druckzeit und die Bauteilfestigkeit werden jedoch hauptsächlich von der Fülldichte beeinflusst.

Fusion 360 von Autodesk ist eine Cloud-basierte CAD-Software für die Konstruktion von 3D-Modellen. Aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und des kostenlosen Zugangs (für Privatkunden) ist Fusion 360 eines der beliebtesten CAD-Programme. Online finden sich zahlreiche Tutorials und Anleitungen rund um das Programm. Durch verschiedene Erweiterungen sind spezielle Funktionen wie Simulationen und Werkzeugprogrammierung für CNC-Fräsen möglich.

G-Code (Geometric Code) ist eine Maschinensprache zur Programmierung und Steuerung von 3D-Druckern und CNC-Maschinen. Die Befehle und der Aufbau eines G-Codes sind weitgehend standardisiert, allerdings gibt es teilweise kleine Unterschiede zwischen den Maschinenherstellern. Ein G-Code ist das Ergebnis eines 3D-Modells, das in einem Slicer für den Druck vorbereitet wurde. Der G-Code enthält alle Bewegungen und Aktionen (z.B. Extrusion von Material) des Druckers in Form von Befehlen und Koordinaten.

Ghosting, auch bekannt als „Ringing (dt. Klingeln)“, ist ein bekanntes Problem beim 3D-Druck, bei dem Vibrationen und Schwingungen des Druckkopfs auf das gedruckte Teil übertragen werden und dort Spuren hinterlassen, wo keine sein sollten. Ghosting ist in der Regel an mehreren Wellen hinter einer scharfen Kante des Modells erkennbar. Das Problem kann durch eine Verringerung der Druckgeschwindigkeit oder durch eine korrekte Einstellung der Riemenspannung behoben werden.

Das Heizelement ist ein zentraler Bestandteil des Hotends und eine der wichtigsten Komponenten eines 3D-Druckers. Das Heizelement sorgt dafür, dass das Hotend auf eine festgelegte Temperatur erhitzt und das Filament für den Druckvorgang geschmolzen wird. Während lange Zeit Heizpatronen als Heizelemente verwendet wurden, kommen heute überwiegend flache keramische Heizelemente zum Einsatz. Mit Hilfe eines Temperatursensors in der Nähe des Heizelements wird die eingestellte Temperatur präzise geregelt.

Holzfilament ist ein Kunststofffilament, das mit einem bestimmten Anteil echter Holzfasern versehen ist. Die Basis des Filaments ist meist ein PLA-Filament, das während des Herstellungsprozesses mit Holzfasern unterschiedlicher Art versehen wird. Durch das Holz im Filament wirkt das gedruckte Bauteil optisch und haptisch wie ein hölzernes Bauteil. Auch der Geruch beim Drucken erinnert an frische Holzspäne. Das Holzfilament ist in verschiedenen Farben und Holzarten erhältlich.

Das Hotend (dt. „heißes Ende“) ist dafür verantwortlich, das feste Kunstofffilament zu schmelzen und über die Düse zu formen und ist damit eines der wichtigsten Bauteile eines 3D-Druckers. Das Hotend nimmt einen großen Teil des Druckkopfes ein und besteht im Wesentlichen aus 4 Komponenten: Der Düse (engl. Nozzle), dem Heizelement inklusive Temperatursensor, dem sogenannten Heatbreak und einem Lüfter. Das Filament wird von einem Extruder in das Hotend gefördert, durch das Heizelement aufgeschmolzen und anschließend durch die Düse auf das Druckbett gepresst. Der Hitzestopp und der Lüfter verhindern, dass die Hitze zu weit in den Druckkopf aufsteigt und das Filament zu früh schmilzt.

IdeaMaker ist eine Slicing-Software der Firma Raise3D. Die Software wird verwendet, um 3D-Modelle für den 3D-Druck vorzubereiten und die Druckdateien im G-Code-Format an den 3D-Drucker zu senden. Der Slicer ist vor allem für die hauseigenen Drucker von Raise3D wie den Pro 3 optimiert und kann zusätzlich mit einer Cloud (RaiseCloud) zur Druckerüberwachung verbunden werden.

Unter Infiltration versteht man einen Nachbehandlungsprozess von 3D-gedruckten Bauteilen mit einem dünnflüssigen Hochleistungspolymer (ähnlich wie Epoxidharz). Dabei werden die gedruckten Bauteile mit dem Polymer bestrichen oder vollständig in das Polymer getaucht. Durch die Infiltration wird die poröse Oberfläche des Bauteils geschlossen und somit luft- und wasserdicht. Zusätzlich erhöht sich die chemische Beständigkeit und die Erweichungstemperatur in geringem Maße. Die Infiltration wird hauptsächlich bei SLS-gedruckten Bauteilen angewendet.

Die Kalibrierung (engl. Calibration) eines 3D-Druckers ist für präzise und qualitativ hochwertige Ausdrucke unerlässlich. Dabei müssen alle aktiven Komponenten des 3D-Druckers eingestellt und aufeinander abgestimmt werden. Eine vollständige Druckerkalibrierung besteht aus vielen Einzelschritten, die teilweise automatisiert, aber auch manuell in mehreren Iterationsschleifen durchgeführt werden müssen. Nachfolgend sind alle gängigen Schritte zur Kalibrierung eines 3D-Druckers aufgelistet:

1. Druckbett-Nivelierung/ Bed Leveling (manuell & automatisiert)
2. Z-Offset (manuell & automatisiert)
3. Extruder-Kalibrierung (manuell & automatisiert
   1. E-Steps
   2. Flussrate (engl. Flowrate)
4. Hotend-Kalibrierung (manuell, abhängig vom Filament)
   1. Temperatur
   2. Parameter zur Temperaturregelung (PID-Tuning)
5. Frequenzkalibrierung (automatisiert, bei Druckern mit Vibrationskompensation)
6. Geschwindigkeitskalibrierung (manuell)
7. Beschleunigungkalibrierung (manuell)
8. Kalibrierung der Maßhaltigkeit (manuell)

Moderne Drucker sind ab Werk sehr gut kalibriert oder führen einige der Kalibrierungsschritte vor jedem Druck automatisch durch. Bei wiederkehrenden Druckfehlern ist es sinnvoll, alle Kalibrierungsschritte erneut zu durchlaufen, um wieder ein optimales Druckergebnis zu erzielen.

Unter Konstruktion versteht man die Erstellung eines dreidimensionalen Bauteils mit Hilfe einer CAD-Software wie z.B. Autodesk Fusion (ehemals Fusion 360). Das konstruierte Bauteil kann anschließend exportiert und gedruckt werden.

Ein Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist eine Lichtquelle, die Lichtstrahlen stark bündelt und auf einen sehr kleinen Punkt konzentriert. Durch diese Bündelung wird beim Auftreffen des Lasers auf eine Oberfläche sehr viel Energie übertragen und Wärme erzeugt. Dieses physikalische Phänomen wird genutzt, um in einem SLS-Drucker Kunststoffpulver präzise aufzuschmelzen und ein 3D-Bauteil herzustellen.

Der Laserfokus bestimmt, wie gebündelt oder fokussiert die Lichtstrahlen eines Lasers auf eine Oberfläche treffen. Je stärker der Laser fokussiert ist, desto kleiner wird der Laserpunkt und desto höher ist die Energiemenge pro Flächeneinheit. Durch einen größeren Laserfokus können mit einem SLS-Drucker feinere Details gedruckt werden. Dies ist vergleichbar mit einem kleineren Düsendurchmesser bei einem FDM-Drucker.

Die Laserleistung (in Watt) bestimmt, wie viel Energie und damit Wärme der Laser in eine Oberfläche einbringt. Je höher die Laserleistung, desto mehr Energie und Wärme wird freigesetzt. Die tatsächlich auf einer Oberfläche ankommende Energiemenge wird jedoch auch durch die Fläche bzw. die Fokussierung des Laserpunktes bestimmt.

MakerWorld ist eine von BambuLab gegründete 3D-Modell-Plattform, die dem Austausch von 3D-Modellen innerhalb der Community dient. Auf dieser Plattform können unzählige kostenlose 3D-Modelle für den 3D-Druck heruntergeladen, aber auch veröffentlicht werden. MakerWorld verfügt über eine spezielle Schnittstelle zum hauseigenen Slicer BambuStudio, was den Druck der 3D-Modelle noch einfacher und schneller macht.

Material im Allgemeinen bezeichnet beim 3D-Druck das Verbrauchsmaterial, das zum Drucken der Bauteile verwendet wird. Beim FDM-Druck wird das Material als „Filament“ und beim SLS-Druck als „Pulver“ bezeichnet. Eine genauere Übersicht finden Sie in unserer Materialübersicht.

Beim Multi-Material-Druck (engl. Multi-Material-Printing) werden verschiedene Materialien und Farben in einem Druck kombiniert. Dies erfordert entweder zwei Druckköpfe in einem 3D-Drucker oder ein externes Materialsystem, das einen automatisierten Filamentwechsel ermöglicht. Durch die Kombination von zwei unterschiedlichen Materialien können neue Eigenschaften oder eine bessere Druckqualität erreicht werden. Auch Designobjekte mit mehreren Farben des gleichen Materials sind möglich. Ein Beispiel für einen Drucker mit zwei Druckköpfen ist der Raise3D E2 und ein Materialsystem wird von Bambulab mit dem AMS angeboten.

Die Nachbearbeitung (engl. Post Processing) beschreibt alle Handlungen an einem 3D-gedruckten Bauteil, die nach dem eigentlichen Druckprozess stattfinden. Ziel der Nachbearbeitung ist es, eine bessere Oberflächenqualität oder Funktionalität zu erreichen. Bei FDM-Bauteilen ist das Entfernen von Stützstrukturen und die mechanische Bearbeitung des Bauteils die häufigste Nachbearbeitung. Beim SLS-Drucken fällt der gesamte Prozess des Entpulvern und Sandstrahlens unter die Nachbearbeitung. Zusätzlich können die Bauteile gefärbt, trowalisiert oder infiltriert werden, um noch bessere Eigenschaften zu erzielen. Eine Übersicht über die verschiedenen Arten der Nachbearbeitung finden Sie in unserem Blogbeitrag.

Die Oberflächenqualität ist ein wichtiges Kriterium bei der Beurteilung von 3D-gedruckten Bauteilen. Ziel eines 3D-Druckers ist es, die Oberfläche möglichst glatt und fehlerfrei abzubilden und dabei alle Eigenschaften des ursprünglichen 3D-Modells zu erhalten. Je nach Druckverfahren sieht die Oberfläche eines Bauteils unterschiedlich aus. Beim FDM-Druck entstehen sehr feine Rillen, die optisch oft schwer zu erkennen sind. Ein SLS-gedrucktes Bauteil hat eine homogenere, aber offenporige Oberfläche. Von Anwendung zu Anwendung können unterschiedliche Oberflächen und Qualitätsmerkmale gefordert sein, weshalb jedes Bauteil individuell betrachtet werden muss. Die Oberflächenqualität kann durch eine Optimierung der Druckparameter im Slicer oder durch eine korrekte Kalibrierung des 3D-Druckers verbessert werden. Eine abschließende Nachbearbeitung kann das Druckergebnis zusätzlich verbessern.

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Ein Perimeter bezeichnet eine einzelne Wandung eines 3D-Drucks. Die Summe aller Perimeter ergibt die Außenwand eines gedruckten Bauteils. Im Englischen wird auch oft von „Shells“ (dt. Hüllen) gesprochen. Standardmäßig werden Bauteile mit 2-3 Perimetern gedruckt, was bei einem Düsendurchmesser von 0,4 mm eine Außenwand von 0,8 mm – 1,2 mm ergibt.

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PID-Kalibrierung (engl. PID-Tuning) bezeichnet einen Kalibriervorgang des Hotends oder des Druckbetts. Ziel des PID-Tunings ist es, die Temperatur möglichst genau und ohne Schwankungen auf den gewünschten Sollwert zu regeln. Während dieses Prozesses heizt das Heizelement das Hotend auf und der Temperaturfühler erfasst die tatsächliche Temperatur. Bei der automatischen Kalibrierung werden 5-8 Aufheizzyklen auf einen definierten Sollwert durchgeführt und anschließend anhand der gemessenen Kurven die optimalen P-, I- und D-Werte des Heizelements berechnet.

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Printables ist eine 3D-Modelldatenbank von Prusa Research (allgemein bekannt als Prusa), die in erster Linie für den FDM-3D-Druck bestimmt ist. Auf Printables können Benutzer viele kostenlose 3D-Modelle entdecken, herunterladen und selbst hochladen. Der hauseigene „Prusa Slicer“ ist in die Website integriert, um einen nahtlosen Druckprozess zu gewährleisten.

Prusa, offiziell „Prusa Research“, ist ein tschechischer Hersteller von 3D-Druckern und Zubehör. Das Unternehmen und sein Gründer Josef Prusa sind in der 3D-Druck-Community weltweit bekannt und beliebt. Lange Zeit galten die FDM-Drucker von Prusa als das Non-Plus-Ultra für Heimanwender. Mittlerweile hat Prusa sein Geschäftsfeld erweitert und bietet neben FDM- und SLA-Druckern beispielsweise auch Filament, Software und die Modelldatenbank Printables an.

Prusament ist die hauseigene Filamentmarke von Prusa. Das Filament wird von Prusa in ihrem Werk in der Tschechischen Republik hergestellt. Folgende Materialien werden angeboten: PLA, PETG, PVB, ASA, PC, PA11 und PEI. Zusätzlich gibt es verschiedene Spezialvarianten mit Additiven wie z.B. Carbonfasern (kurz CF), um alle Anwendungsbereiche abzudecken. Prusament wirbt mit einer hohen Rohstoffqualität und einer sehr präzisen Fertigung mit maximal 0,02 mm Abweichung vom Solldurchmesser. Zusätzlich können Kunden über einen QR auf jeder Filamentrolle alle Daten der Qualitätskontrolle ihres Materials abrufen.

Der Prusa Slicer ist eine von Prusa eigens entwickelte Slicer-Software für den 3D-Druck. Mithilfe des Slicers werden 3D-Modelle für den Druck vorbereitet und in G-Code für den 3D-Drucker übersetzt. Der Prusa Slicer wurde in erster Linie für die hauseigenen FDM-Drucker von Prusa entwickelt, ist aber mittlerweile oft die Basis für konkurrierende Slicer wie z.B. Bambu Studio. Dank der vielen benutzerfreundlichen Funktionen, Erweiterungen und Materialprofile ist Prusa Slicer eine weit verbreitete und beliebte Software in der 3D-Druck-Community.

Das Pulver (engl. Powder) ist das Druckmaterial eines SLS-Druckers. Beim SLS-Druck wird hauptsächlich mit Polyamid (PA, Nylon) in Pulverform gearbeitet, das während des Druckvorgangs schichtweise über einen Schieber zugeführt wird. Das Pulver wird durch den Laser der SLS-Anlage aufgeschmolzen und zu einem Bauteil geformt. Das Pulver kann entweder schwarz oder weiß vorliegen. Schwarzes Pulver wird meist bei SLS-Anlagen mit geringer Laserleistung verwendet, da das Material die Energie und damit die Wärme des Lasers besser absorbiert. Der Vorteil von weißem Pulver liegt jedoch in der Flexibilität des anschließenden optionalen Einfärbeprozesses.

Pulverbett (engl. Powder Bed) ist ein anderes Wort für „Druckbett“ beim Selektiven Laser Sintern (SLS-Verfahren). Das Wort Pulverbett kommt daher, dass der Laser während des Druckprozesses auf ein Druckbett aus losem Pulver trifft und dieses schichtweise zu einem Bauteil verschmilzt. Daher wird das SLS-Verfahren auch als Pulverbettverfahren (engl. Powder Bed Fusion) bezeichnet.

Raise 3D ist ein amerikanischer Hersteller von industriellen 3D-Druckern. Neben FDM-Druckern wie dem Pro3 und dem E2 bietet Raise 3D seit kurzem auch Harz-Drucker an. Darüber hinaus entwickelt das Unternehmen Softwarelösungen rund um Ihre 3D-Drucker und Filamente.

Ein Rand (engl. Brim) bezeichnet im 3D-Druck eine Hilfskonstruktion des Slicers, die dem Bauteil bei Bedarf hinzugefügt werden kann. Dieser Parameter erzeugt einen dünnen Rand um das Druckobjekt, der die Haftung des Bauteils auf dem Druckbett verbessert und nach dem Druck leicht vom Bauteil entfernt werden kann. Ein Brim ist besonders bei verzugsanfälligen Filamenten wie ABS oder Nylon zu empfehlen.

Reverse Engineering beschreibt den Vorgang, bestimmte Eigenschaften oder Funktionsweisen eines bestehenden Systems oder Produkts zu rekonstruieren. Im Bereich des 3D-Drucks wird dieser Begriff häufig verwendet, wenn Designs oder Konstruktionen von bestehenden, realen Objekten 1:1 nachgebildet werden sollen. Meist werden dazu 3D-Scans angefertigt oder das Bauteil wird vermessen und mittels CAD-Software exakt rekonstruiert. So können beispielsweise alte Ersatzteile oder historische Bauteile, die nicht mehr produziert und vertrieben werden, mit modernen Verfahren hergestellt werden.

Ringing beschreibt wie „Ghosting“ die unerwünschte Übertragung von Schwingungen und Vibrationen auf das gedruckte Bauteil. Dieses Fehlerbild ist durch ein wellenförmiges Muster hinter einer scharfen geometrischen Kante auf dem Bauteil erkennbar und entsteht durch schnelle Geschwindigkeitsänderungen des Druckkopfes. Ringing kann durch langsamere Druckgeschwindigkeiten, Optimierung der Riemenspannung oder durch die Anwendung von Vibrationskompensation (Input Shaping) verbessert werden.

Der Ruck (engl. Jerk) ist ein Parameter im Slicer für 3D-Drucker, der die Änderung der Beschleunigung des Druckkopfes beschreibt. Einfacher ausgedrückt, wie schnell der Druckkopf beim Richtungswechsel startet und stoppt. Diese Einstellung ist oft schwer zu verstehen, da es nur wenige greifbare Beispiele gibt.
Ein Beispiel ist das Autofahren: Wenn man sehr plötzlich anhält oder anfährt, gibt es einen kleinen Ruck. Beim 3D-Drucker passiert etwas Ähnliches, wenn der Druckkopf die Richtung ändert, und dieser "Ruck" wird als Jerk bezeichnet.
Ein niedriger Jerk-Wert bedeutet, dass der Drucker sanfter startet und stoppt, was oft zu saubereren Drucklinien und weniger Vibrationen im Drucker führt. Ein höherer Jerk-Wert kann zu schnelleren Druckzeiten, aber auch zu mehr Vibrationen und möglicherweise zu unsauberen Rändern führen.

Der Rückzug (engl. Retraction) beschreibt einen Vorgang im Druckkopf, bei dem das Filament am Ende einer Schicht oder vor einer Leerfahrt etwas zurückgezogen wird. Durch das Zurückziehen wird verhindert, dass überschüssiges Filament ungewollt aus der Düse austritt, wenn eine alte Schicht beendet, eine neue Schicht begonnen oder eine Verfahrbewegung ausgeführt wird. Dadurch wird der Druck in der Düse reduziert und das geschmolzene Filament in der Düse gehalten, bis der Extruder aktiv neues Filament fördert. Die Menge des Rückzugs in Millimetern kann im Slicer eingestellt werden und sollte je nach Filament spezifisch angepasst werden, um optimale Druckergebnisse zu erzielen.

Die Scangeschwindigkeit (engl. Scan Speed) gibt an, mit welcher Geschwindigkeit der Laser beim Selektiven Lasersintern die Pulveroberfläche des Druckbetts abtastet. Je langsamer sich der Laser bewegt, desto mehr Energie und Wärme wird pro Fläche eingebracht. Dieser Parameter muss zusammen mit der Laserleistung in den Maschineneinstellungen der SLS-Anlage genau eingestellt werden, um ein optimales und verzugsfreies Druckergebnis zu erzielen.

Eine Schicht (engl. Layer) bezeichnet eine einzelne Ebene eines 3D-Drucks. Ein gedrucktes 3D-Modell besteht aus mehreren Schichten, die vom 3D-Drucker nacheinander erzeugt werden. Ein 3D-Modell wird durch einen Slicer in ein Schichtmodell umgewandelt und damit druckbar gemacht. Die Höhe und andere Parameter einer solchen Schicht können im Slicer festgelegt werden.

Die Schichthaftung (engl. Layer Adhesion) beschreibt die Haftung der einzelnen gedruckten Schichten zueinander. Ist die Schichthaftung zu gering, brechen die Bauteile bei Belastung leicht auseinander oder die Schichten lösen sich bereits während des Druckprozesses voneinander. Man spricht dann von einer Schichtseparation (engl. Layer Separation). Um dies zu verhindern, gibt es einige Stellschrauben wie Drucktemperatur, Schichtdicke und Druckgeschwindigkeit. Auch die Materialvorbereitung in Form einer Vortrocknung kann hier eine wichtige Rolle spielen. Ziel ist es, die Balance zwischen guter Optik und einem stabilen Bauteil zu finden.

Die Schichthöhe (engl. Layer Height) beschreibt die Höhe einer gedruckten Materialschicht. Die Schichthöhe ist eine im Slicer frei einstellbare Größe, die jedoch indirekt von der Düsengröße beeinflusst wird. Ähnlich wie der Düsendurchmesser beeinflusst die Schichthöhe die Auflösung des gedruckten Bauteils. Die Schichthöhe sollte mindestens 20% und maximal 100% des Düsendurchmessers betragen. Das optimale Gleichgewicht zwischen Druckqualität und Druckzeit wird bei einer Schichthöhe von 50% des Düsendurchmessers erreicht.

Beispiel: Bei einem Düsendurchmesser von 0,4 mm wird standardmäßig eine Schichthöhe von 0,2 mm verwendet.

Ein Schrittmotor (engl. Stepper Motor) ist eine spezielle Art von Elektromotor, der in definierten Schritten präzise angesteuert werden kann. Alle Bewegungen eines 3D-Druckers werden von Schrittmotoren ausgeführt und über Spindeln oder Riemen auf die beweglichen Komponenten des Druckers übertragen. Die Ansteuerung der Schrittmotoren erfolgt über Schrittmotortreiber auf der Hauptplatine des Druckers.

Schrumpfung (engl. Shrinkage) ist ein allgemeines Problem bei der Kunststoffverarbeitung. Dabei handelt es sich um das Schrumpfen des Materials beim Abkühlen, nachdem es aus dem 3D-Drucker extrudiert wurde. Dieses Phänomen ist darauf zurückzuführen, dass sich der Kunststoff während der Erwärmung und Verarbeitung ausdehnt und sich dann beim schnellen Abkühlen wieder in seine ursprüngliche Form zurückzieht. Das Schrumpfen ist die Ursache einiger bekannter Probleme beim 3D-Drucken, wie z. B. Verziehen (engl. Warping) oder Reißen (engl. Cracking). Der Verzug kann durch verschiedene Maßnahmen, wie z.B. einen beheizten Bauraum oder optimierte Druckparameter, reduziert werden.

Die Schwindungskompensation, auch Schrumpfungskompensation genannt, wird angewendet, wenn ein Kunststoff während der Verarbeitung eine starke Schwindung erfährt. Durch die Kompensation der Materialschrumpfung kann die Maßhaltigkeit eines Bauteils während der Druckvorbereitung optimiert werden. Bei herkömmlichen FDM-Materialien spricht man von Schrumpfraten von 0,3% - 1,5%, die auf die zu druckenden Bauteile angewendet werden können. Insbesondere bei sehr großen Bauteilen ist eine Schrumpfungskompensation interessant.

Sintern beschreibt ein Verfahren, bei dem ein körniges Material (Pulver) durch Wärmeeinwirkung zu einem festen Bauteil verbunden wird. Dieses Verfahren ist die namensgebende Grundidee des Selektiven Lasersinterns. Durch das Aufschmelzen und damit Verdichten des körnigen Materials kommt es zu einer Materialschrumpfung, die bei der Prozessvorbereitung berücksichtigt werden muss.

Slicer bedeutet wörtlich übersetzt Schneider oder Schneidemaschine und wird verwendet, um ein 3D-Modell im STEP-, 3MF- oder STL-Format für den 3D-Druck vorzubereiten. Wie der Name schon sagt, teilt der Slicer das 3D-Modell in druckbare Schichten mit den zuvor eingestellten Parametern. Das Ergebnis des „Slicings“ ist ein G-Code mit vielen standardisierten Befehlen, der vom 3D-Drucker gelesen werden kann. Im Slicer werden alle Einstellungen vorgenommen, die den aktiven Druckprozess betreffen. Zum Beispiel die Drucktemperatur, die Druckgeschwindigkeit, die Druckauflösung oder die Menge des Infills. Mittlerweile gibt es viele verschiedene Slicer von unterschiedlichen Firmen wie z.B. Cura, PrusaSlicer oder Bambustudio.

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein pulverbasiertes Druckverfahren, bei dem Bauteile aus Kunststoffpulver mit Hilfe eines Lasers aufgeschmolzen werden. Mittels eines Schiebers wird Nylonpulver in dünnen Schichten auf ein Druckbett aufgetragen und anschließend die Bauteilkonturen mit einem Laser aufgeschmolzen. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle Schichten des Bauteils aufgebaut sind. SLS ist ein sehr beliebtes Verfahren, das von Unternehmen zur Herstellung von funktionalen und detailgetreuen Prototypen verwendet wird und im privaten Bereich eher selten anzutreffen ist. Der große Vorteil von SLS liegt in der Auflösung des Verfahrens und der Möglichkeit, unterstützungsfrei zu drucken. Als Material wird hauptsächlich Polyamid (PA) verwendet. Weitere Informationen und eine anschauliche Animation zum SLS-Verfahren finden Sie in unserem Blogbeitrag.

Eine STEP-Datei (Standard for the Exchange of Product Model Data) ist ein international standardisiertes Dateiformat für den Austausch von 3D-Modelldaten. Im STEP-Format werden die 3D-Modelldaten präzise und verlustfrei gespeichert und können von CAD-Programmen leicht weiterverarbeitet werden. Durch den in der ISO10303 festgelegten Standard kann eine STEP-Datei von vielen CAD-Systemen und Slicern gelesen werden.

Eine STL-Datei (Stereolithographie) ist ein Dateiformat, das häufig im Bereich des 3D-Drucks verwendet wird. Die Datei dient der Darstellung von 3D-Modellen. Im Detail speichert das Dateiformat die Oberflächen der 3D-Modelle in Form von Dreiecken, auch Polygonnetz genannt. Eine STL-Datei ist ein sehr kompaktes Dateiformat, enthält aber auch nur die nötigsten Informationen und gibt keine Auskunft über die Farbe oder das Innenleben des Modells. Eine modernere und informationsreichere Alternative zur STL-Datei ist die 3MF-Datei.

Das Strahlen mit Glasperlen ist ein wesentlicher Nachbearbeitungsschritt beim Selektiven Lasersintern. Dabei wird das gedruckte Bauteil nach dem Druck und dem manuellen Bürsten in eine Strahlkabine gegeben. In der Strahlkabine werden die Glasperlen mittels Druckluft auf das Bauteil geschossen und dieses somit gestrahlt. Durch diesen Vorgang wird das Bauteil vom restlichen losen Pulver befreit und gleichzeitig etwas verdichtet.

Als Stützmaterial (engl. Support Material) wird das Material bezeichnet, das für die Stützstrukturen eines 3D-gedruckten Bauteils verwendet wird. In den meisten Fällen wird für die Stützstrukturen das gleiche Material wie für das eigentliche Bauteil verwendet und nach dem Druck vom Bauteil abgelöst. Bei komplexen Bauteilen kann es jedoch von Vorteil sein, wasserlösliche oder besonders leicht entfernbare Materialien zu verwenden. Der Nachteil eines vom Bauteil abweichenden Stützmaterials ist eine verlängerte Druckzeit durch den notwendigen Materialwechsel.

Stützstrukturen (engl. Support) werden im 3D-Druck verwendet, um überhängende oder schwebende Merkmale eines Bauteils drucken zu können. Dazu wird unter den schwebenden Teilen des Modells im Abstand von etwa einer Schichthöhe eine Stützstruktur erzeugt. Dadurch entsteht ein neues „Druckbett“ für das Bauteil, auf dem das Material abgelegt werden kann. Überhänge bis ca. 50° können ohne Stützstrukturen realisiert werden. Nach dem Druckvorgang können die Stützen einfach vom Bauteil gelöst werden. Dieses Hilfsmittel wird beim FDM- und SLA-Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität eingesetzt. Beim SLS-Verfahren werden keine Stützstrukturen benötigt, da der Pulverblock selbst als Stütze dient.

Von einem Druck ohne Stützstrukturen spricht man, wenn bei einem Druckverfahren in der Regel keine zusätzlichen Stützstrukturen erforderlich sind. Alle Kunststoffdruckverfahren, die auf dem Pulverbettprinzip basieren (z.B. SLS-Verfahren), können auch komplexe Bauteile ohne Stützstrukturen herstellen. Dies liegt daran, dass bei Pulverbettverfahren der gesamte Bauraum um die gedruckten Bauteile herum immer mit Pulver gefüllt ist und die Bauteile in sich trägt. Das überschüssige Pulver wird nach dem Druckvorgang entfernt.

Thingiverse ist eine Online-Plattform zum Austausch von 3D-Modellen, die von der Firma Ultimaker finanziert wird. Auf der Website können Nutzer kostenlos 3D-Modelle für den 3D-Druck entdecken, herunterladen und selbst veröffentlichen. Thingiverse gehört neben Printables und Makerworld zu den größten Community-Plattformen für 3D-Modelle.

Ein Thermistor ist ein elektronisches Bauelement, genauer gesagt ein Widerstand, der seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Thermistoren werden in NTC und PTC unterteilt. Bei NTCs sinkt der Widerstand mit steigender Temperatur, bei PTCs steigt der Widerstand mit steigender Temperatur. Thermistoren werden in 3D-Druckern verwendet, um die Temperaturen des Druckbetts und des Hotends zu überwachen und zu regeln.

TPE (Thermoplastisches Elastomer) ist wie TPU ein flexibler Kunststoff, der im 3D-Druck verwendet wird. TPE hat auch ähnliche Eigenschaften wie TPU, ist aber schwieriger zu verarbeiten und etwas temperaturempfindlicher. In der Regel werden TPU-Filamente für flexible Bauteile verwendet.

TPU (Thermoplastisches Polyurethan) ist ein flexibler Kunststoff, der in allen gängigen 3D-Druckverfahren verwendet wird. Der inoffizielle Standard für ein TPU-Filament ist der Härtegrad Shore 95A, es gibt aber auch weichere und härtere TPU-Mischungen. Die Vorteile des Materials liegen in seiner Flexibilität, seiner chemischen Beständigkeit und seiner extrem hohen Schichthaftung. Zudem kann die Härte der gedruckten Bauteile durch den Füllgrad stark beeinflusst werden. TPU kann z.B. für Dichtungen oder Dämpfer zur Schwingungsdämpfung eingesetzt werden.

Trowalisieren, auch Gleitschleifen genannt, ist ein beliebter Nachbearbeitungsschritt für 3D-gedruckte Bauteile. Beim Trowalisieren werden die Bauteile geschliffen, verdichtet und je nach Schleifmittel auch poliert. Dazu wird das gedruckte Bauteil in einen Behälter mit Schleifmaterial (z.B. Walnussschalen oder Kunststoffblöcke) gelegt. Während des Prozesses vibriert oder rotiert der Behälter, wodurch das Bauteil kontinuierlich durch das Schleifmittel bewegt wird. Durch die entstehende Reibung tritt ein Schleifvorgang ein.

Ein Überhang (engl. Overhang) ist ein Teil eines 3D-Modells, der sich in einem bestimmten Winkel vom eigentlichen Bauteil weg ausbreitet und mehr oder weniger in die Luft gedruckt wird. Ein Überhang kann durch eine auf dem Kopf stehende Pyramide veranschaulicht werden. Ab einem bestimmten Überhangwinkel (meist ca. 50°) werden beim FDM-Verfahren Stützstrukturen für einen sauberen Druck notwendig. Beim SLS-Verfahren sind für Überhänge keine Stützen erforderlich.

Ultimaker ist ein niederländischer Hersteller von FDM-3D-Druckern. Die Drucker des Unternehmens richten sich vor allem an industrielle und professionelle Anwender. Ergänzt wird das Angebot durch zahlreiche Softwareangebote wie den hauseigenen Cura Slicer oder Cloud-Anwendungen zur Druckerüberwachung.

Eine Umrandung (engl. Skirt) ist eine Hilfskonstruktion, die dem Bauteil über den Slicer hinzugefügt wird. Wie der Name schon sagt, umrandet diese Hilfskonstruktion die Kontur des Bauteils, ohne es zu berühren, und wird vor dem Bauteil gedruckt. Die Umrandung dient dazu, die Düse vor dem eigentlichen Druck zu spülen und eventuelle Materialreste oder Farbverläufe zu vermeiden.

Verstopfen (engl. Clogging) ist ein bekanntes Problem im FDM-Druck und beschreibt das Verstopfen des Hotends, was einen Abbruch des Druckvorgangs zur Folge hat. In den meisten Fällen ist das Verstopfen auf die gleichen Ursachen zurückzuführen:

1. Zu niedrige Drucktemperatur und damit unzureichendes Aufschmelzen des Materials.
2. Die Wärme steigt im Druckkopf zu weit nach oben und das Filament wird zu früh weich und verstopft die Filamentführung (auch Heat Creep genannt).
3. Schwankender und zu großer Durchmesser des Filaments, das in der Filamentführung stecken bleibt.
4. Verschmutzte und zugesetzte Düsen.

Je nach Druckermodell stellen die meisten Hersteller Anleitungen zur Verfügung, wie ein solches Problem vom Benutzer behoben werden kann.

Der Verzug (engl. warping) entsteht durch die Schrumpfung des Materials während des Druckprozesses und ist eines der größten Probleme beim 3D-Druck. Die Schrumpfung tritt auf, wenn das gedruckte Material zu schnell abkühlt und Spannungen im Inneren des Bauteils entstehen. Der Verzug ist meist an der Bauteilbasis in Form von erhabenen und verzogenen Kanten sichtbar und kann sogar dazu führen, dass sich das Bauteil vom Druckbett löst. Dem Verzug kann entgegengewirkt werden, indem die Umgebungs- und Drucktemperaturen an das Material angepasst werden und die Haftung des Materials im Druckbett erhöht wird. Außerdem kann der Verzug durch bestimmte Einstellungen am Slicer etwas unterdrückt werden.

Die Wandungen (engl. Shells) beschreiben die äußere Hülle eines gedruckten Bauteils. Es wird zwischen Innen- und Außenwandungen unterschieden, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Außenwandung von außen sichtbar ist. Alle Wände zusammen bilden die Schale und umschließen die Füllung des Bauteils. Dieser Parameter kann im Slicer verändert werden und trägt wesentlich zur Stabilität des gedruckten Objektes bei. Üblicherweise werden für einen Druck 2-4 Wandungen verwendet und mit 20% Füllung gefüllt.

XYZ-Printing war ein taiwanesischer Hersteller von 3D-Druckern für den privaten und industriellen Gebrauch. XYZ stellte sowohl FDM- als auch SLS-Anlagen her, wurde aber 2023 von seinem Konkurrenten Nexa 3D übernommen. Ein Teil der entwickelten Maschinen wurde umbenannt und unter neuem Namen weiter vertrieben.

Die X-Achse ist eine der beiden Bewegungsachsen, die sich auf der Druckbettebene (XY-Ebene) befinden. Steht man frontal vor dem 3D-Drucker, verläuft die X-Achse von links nach rechts, wobei links der Nullpunkt der Achse ist. Die Bewegung entlang dieser Achse wird bei allen FDM-Druckern durch den Druckkopf realisiert.

Die Y-Achse ist die zweite der beiden Bewegungsachsen, die sich auf der Druckbettebene (XY-Ebene) befinden. Steht man frontal vor dem 3D-Drucker, verläuft die Y-Achse von vorne nach hinten vom Betrachter weg, wobei vorne der Nullpunkt der Achse ist. Die Bewegung entlang dieser Achse wird entweder durch den Druckkopf oder bei sogenannten „Bed-Slingern“ durch das Druckbett realisiert.

Die Z-Achse ist die vertikale Achse eines 3D-Druckers, die senkrecht auf dem Druckbett steht. Die Z-Richtung wird oft auch als Druck- oder Aufbaurichtung bezeichnet. Die Bewegung entlang dieser Achse wird entweder durch das Druckbett oder bei sogenannten „Bed-Slingern“ durch die Bewegung des gesamten Druckkopfes realisiert. In der Regel ist die Stabilität und Kraftaufnahme von 3D-gedruckten Bauteilen in der Z-Richtung am geringsten.