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3D-Druck / Rapid Prototyping
Technische Grundlagen
Gliederung
• Kurze Geschichte des modernen Prototypenbaus• Grundlagen und Hintergrund
– CAD– Druckverfahren– Farbe– 3D-Scanner
• „3D-Druck für alle“
Universität zu Köln
Geschichte• Rapid Prototyping : Oberbegriff für zahlreiche
Verfahren additiver Fertigung • Wandel: Firmen Privatpersonen
– Günstiger, einfacher, kleiner
• 1980er: RP als Fertigungsverfahren, mit denen CAD-Daten direkt in Werkstücke oder Muster umgesetzt werden können
• „werkzeuglos“ : physikalische/chemische Effekte• Schichten, verfestigt durch Energie
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Anfänge
• Flugzeug-, Konsumgüter- und Automobilindustrie, Maschinenbau
• Zu Beginn nur Bauteile• Wünsche des Kunden schnell zu
realisieren• „moderne Massenproduktion“
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Grundlagen : CAD
• Computer Aided Design (dt: rechnergestützer Entwurf)
• Volumenmodell• Zahlreiche Softwaremöglichkeiten • Kostenlos z.B. GoogleSketchUp, Blender• Datenextraktion: STL als gängiges Format
(Triangulation Drei Eckpunkte und Flächennormale)
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Grundlagen: CAD
• Je mehr Facetten, desto genauer die Zeichnung, aber auch desto mehr Speicherplatz
• Anzeige-Programm zur Überprüfung• Reperatursoftware• Wichtig: Bestimmung der Innen- und Außenseiten• Ca. 40 bis 80 Megabyte Maximalgröße
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Beispiel
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Grundlagen: Druckverfahren
• Poly-Jet Verfahren• Stützmaterial• Flüssiger Kunststoff auf Bauplattform (Absenken
und Polymerisation)• Voxel (Volumetric Pixel)• Kleine Figur ca. 3 Stunden : CAD, Druck,
Lackieren
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Grundlagen : Druckverfahren
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Videobeispiel
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Makerbot Replicator 2 : ca. 1890 €
Farbe
• Noch kein Standard• Vier Vorratstanks und Druckknöpfe (CMYK)• Farbschicht ca. 1mm eingedrückt• Noch ausbaufähig• Polieren meist notwendig• Zusätzliche Software benötigt• Schwierigkeiten beim Reinigungsverfahren
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Grundlagen: 3D-Scanner• Vgl. Kamera und Druck für das 19 Jahrhundert• Erfassung der räuml. Anordnung der
Objektoberfläche– Digital erfasst mit Laserstrahlen oder „Taster“– Punktwolke
• Referenzpunkt des Gerätes Winkel, Entfernungen
• Viele einzelne Messungen notwendig• Probleme: sich verdeckende Stellen, spiegelnde
Flächen und durchsichtige Flächen
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Grundlagen: 3D-Scanner• Beispiele
– Medizin (Knochenstruktur)– Passgeschneiderte Verpackung– Digitale Archivierung– Denkmalpflege
• 3D Scanner App (iOS) Trimensional– Können direkt gedruckt werden
• Kinect (xBox 360) von Forschern als Scanner genutzt
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„3D-Druck für alle“• Portale, Foren• Einfacher Einstieg, oft ohne Softwarekenntnis• Aktuelle Anwendungen
– Da-bin-ich.de Untraschallbild– Miniature Moments Foto – i.materialize Zeichnung
• FabLab/Ding Fabrik (dingfabrik.de)• Vom Copy Shop zum 3D Shop?
– Beispiel Zürich
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Quellen
• Makerbot: „The Makerbot Replicator 2 – How It Works“ 19.09.2012, URL: http://www.youtube.com/watch?v=AKTSdW7-H3Q&hspart=ddc&hsimp=yhs-ecosia_03&vm=p (22.11.2014)
• Fastermann, Petra: 3D-Druck/Rapid Prototyping. Eine Zukunftstechnologie – kompakt erklärt. Berlin/ Heidelberg, 2012.
• http://www.makerbot.com/
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