Es durfte gestaunt werden: Die WDV GmbH hat auf der diesjährigen Holz-Handwerk ein durchaus spektakuläres 3D-Druckverfahren präsentiert. Dahinter verbirgt sich eine Technologie, die es ermöglicht, aus 3D-CAD-Daten ein echtes Modell zu drucken. Was zunächst als Technik-Spielerei erscheinen mag, eröffnet Designern und Planern bei näherem Hinsehen ganz neue Möglichkeiten.
3D-CAD-Systeme sind heutzutage in der Branche der Möbel- und Innenausbauer, Messebauer, Objekteinrichter oder Ladenbauer sehr weit verbreitet. Aus den im Rahmen einer Planung erstellten 3D-Daten lassen sich nicht nur Visualisierungen (Monitor, Präsentationen), sondern darüber hinaus auch echte, greifbare Modelle herstellen – besser gesagt: drucken. Das geschieht auf so genannten 3D-Druckern.
Technisch passiert dabei folgendes: Die 3D-Drucksoftware zerlegt die 3D-CAD-Daten in viele Schnittebenen und sendet diese Daten zum 3D-Drucker, der schließlich das physische Modell schichtweise aufbaut. Im Folgenden werden unterschiedliche 3D-Druckverfahren beschrieben.
3D-Druckverfahren: Technologien im Überblick
- STL (Stereolithographie) und FDM (Fused Deposition Modeling): Beim STL-Verfahren wird ein Flüssigharz durch einen Laser gehärtet, beim FDM-Verfahren wird über einen Druckkopf geschmolzener Kunststoff aufgetragen. Beide Verfahren arbeiten relativ langsam und benötigen Stützmaterial zum Aufbau des Modells. Die Stützen müssen anschließend entfernt werden.
- Laminierverfahren: Es werden Kunststoff oder Papierlagen übereinander laminiert und entsprechend der Konturen des Modells ausgeschnitten. Hierbei entsteht sehr viel Abfall, was mit hohen Modellkosten verbunden ist. Nach dem Druckvorgang wird das überschüssige Material weggebrochen.
- Pulverbasierende Verfahren: Die pulverbasierenden Verfahren haben prinzipiell den großen Vorteil, dass für den Druckvorgang keine Stützen erforderlich sind. Zudem gibt es praktisch keine Einschränkungen für die Geometrie des Modells (so sind beispielsweise auch Hinterschneidungen im Modell völlig unproblematisch). Ermöglicht wird dies dadurch, dass das Pulver während des gesamten Druckvorgangs das Modell stützt. Es gibt zwei pulverbasierende Verfahren:
- Beim SLS-Verfahren (Selective Laser Sintering) wird jeweils eine Schicht Pulver (Kunststoff oder Metall) bis knapp unter den Schmelzpunkt erwärmt. Die mit einem Laser selektiv erwärmten Stellen werden geschmolzen und anschließend fest. Am Schluss wird das lose Pulver entfernt.
- Beim 3D-Printing Verfahren von ZCorporation werden nacheinander jeweils dünne Schichten pulverförmiges Verbundmaterial aufgetragen. Auf die Schichten wird jeweils ein Schnitt des 3D-Modells mit farbigem Binder aufgedruckt. Überall, wo Binder aufgedruckt wird, wird das Pulver fest. Nach Abschluss des Druckvorgangs wird das übrige lose Pulver durch Vibration und Absaugen entfernt und kann wiederverwendet werden.
In einem Arbeitsgang zum mehrfarbigen Modell
Die „ZPrinter“, so der Anbieter, sind die einzigen 3D-Drucker auf dem Markt, die in einem Arbeitsgang mehrfarbige Modelle herstellen. Nach dem Druckvorgang hält man ein naturgetreues Modell in der Hand, das Farbübergänge, Beschriftungen und Texturen der Vorlage aufweist. Um ein 3D-Modell zu erstellen, wird eines der folgenden Datenformate benötigt:
VRML (enthält Farbe und Texturen, für die 3D-Darstellung am Monitor sehr verbreitet), STL (monochrom, ein sehr gängiges 3D-Exportformat), 3DS (Autodesk) oder auch PLY.
Die ZPrinter arbeiten mit einem technologisch weiterentwickelten Gips-Wasser-Verfahren, das verwendete Pulver ist für höchste Detailtreue und Farbwiedergabe mit dem mehrfarbigen Binder optimiert.
Es wird ein moderner Druckkopf von Hewlett-Packard verwendet, der mit einer Farbauflösung von 600 x 540 dpi druckt. Die Druckgeschwindigkeit ist im Vergleich zu den anderen 3D-Druckverfahren sehr hoch (in einer Stunde schreitet die Bauhöhe um 28 mm voran), der Bauraum (also der für das zu druckende Modell zur Verfügung stehende Raum) des ZPrinter 650 beträgt in der Fläche 25 x 38 cm, in der Höhe stehen 20 cm zur Verfügung.
Das Material ist im Vergleich zu den anderen 3D-Druckverfahren sehr günstig, die Kosten pro ccm betragen ca. 15 bis 20 Cent. Nicht verwendetes Pulver wird komplett in die Maschine zurückgeführt und dort für die weitere Verwendung gereinigt.
Die ZPrinter ermöglichen Unternehmensangaben zufolge als einziges 3D-Drucksystem am Markt die Herstellung mehrfarbiger 3D-Modelle in einem automatischen Arbeitsgang. Dabei drucken sie ca. fünf mal schneller als andere 3D-Technologien, auch komplexe Formen, heißt es weiter, würden keinerlei Probleme bereiten.
Nach der Entnahme aus dem 3D-Drucker wird das Modell in ein so genanntes Infiltrat getaucht. Durch diese Infiltrierung erhält das Modell eine hohe Festigkeit und seine Farben werden intensiv und brillant.
3D-Modelldruck auch als Dienstleistung verfügbar
Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte, heißt es vollkommen zurecht. Mit einem echten 3D-Modell eines geplanten Möbels, eines Messestandes oder einer Ladeneinrichtung, wie es die vorgestellte Technologie erzeugt, ist eine ganz neue Dimension der Präsentation möglich.
Potenzielle Kunden werden vermutlich begeistert sein, ihr zukünftiges Möbel zunächst als Modell in Händen zu halten – ein Aha-Effekt ist vorprogrammiert und die Chancen, einen Auftrag zu erhalten, dürften damit kräftig steigen.
Die in München ansässige WDV GmbH liefert die gesamte Produktpalette der ZPrinter (Hersteller: Z Corporation, Burlington, USA, www.zcorp.com) und betreibt ein deutschlandweites Servicenetz mit kompetenten, erfahrenen Technikern. Neben dem Vertrieb der Geräte bietet WDV auch die Erstellung von 3D-Farbmodellen als Dienstleistung an, solange die Etablierung dieses Dienstleistungsangebotes durch Modell und Prototypenbauer noch im Aufbau ist. (cn) ■
WDV GmbH
85748 München
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