3D-Druck Materialien

Die Welt des 3D-Drucks hat Kunststoffe als ihre wichtigsten Protagonisten anerkannt. Anfangs, als das 3D-Drucken noch in den Kinderschuhen steckte, war die Auswahl an Materialien begrenzt. Heute jedoch floriert das Feld mit einer beeindruckenden Vielfalt an Kunststoffen und Kunststoffgemischen, die uns die Möglichkeit bieten, mit der dritten Dimension zu spielen.

Mit der fortgeschrittenen Entwicklung und Diversifizierung der 3D-Drucktechniken hat sich auch die Palette der druckbaren Materialien erheblich erweitert. Jenseits der Grenzen der Kunststoffe haben wir jetzt Zugang zu Metallen, Holz, Beton, Keramik und mehr. Unser Ziel ist es, Ihnen einen umfassenden Überblick über die Schlüsselmaterialien zu geben, die Sie in dieser aufregenden Welt des 3D-Drucks nutzen können. Die Übersicht von Material-Marken und deren Angebot finden Sie hier.

Kunststoff

Kunststoffe bilden das Rückgrat des 3D-Drucks, mit einer Vielzahl von Typen, die von strapazierfähigem ABS bis zu flexiblen TPUs reichen. Diese Materialien ermöglichen die Herstellung von Objekten mit unterschiedlichsten Eigenschaften.

Sie können präzise, robuste mechanische Teile drucken oder sich in künstlerische, dekorative Kreationen vertiefen. Der Umfang und die Vielseitigkeit von Kunststoffen im 3D-Druck sind einfach faszinierend. Kunststoff ist auch das Material, welches am häufigsten von Maker eingesetzt wird. Aber auch in der Industrie spielt der 3D-Druck mit Kunststoff eine wichtige Rolle. Polymere werden in der Medizin, Luft-Raumfahrt und viele anderen Industrien eingesetzt. Fast jedes 3D-Druck-Verfahren ist in der Lage mit Polymere zu arbeiten: Binder Jetting, Directed Energy Deposition, Material Extrusion, Material Jetting, Powder Bed Fusion, Sheet Lamination und Vat Photo-Polymerization. Eine Übersicht zu Kunststoff-Filamente für den 3D-Druck findet man hier.

Metalle

Die Verwendung von Metallen in 3D-Druckverfahren wird primär in der Industrie eingesetzt. Industrielle 3D-Drucker können eine Reihe von Metallen wie Aluminium, Edelmetalle, Edelstahl, Einsatzstahl, Kobalt-Chrom, Kupfer, Nickellegierungen, Wolfram, Titan, Werkzeugstahl verarbeiten.

Es gibt eine große Bandbreite an Anwendungen, die sich für den Metall-3D-Druck eignen. Das reicht von der Herstellung von Schmuck, Implantate, Wärmetauscher, Ersatzteile, Teile für Getriebe, Raketenbauteile, Induktionsspulen, Turbinen bis hin zu Sonderanfertigungen für die Industrie oder Luft- und Raumfahrt.

Anbieter von 3D-Drucker für Metalle sind u.a. HP, Velo3D, EOS, SLM Solutions, Desktop Metal und Trumpf. Zu den genutzten Verfahren gehören: Binder Jetting, Directed Energy Deposition, Material Extrusion, Material Jetting, Powder Bed Fusion und Sheet Lamination.

Keramik

Der 3D-Druck mit Keramik öffnet neue Welten der Kreativität und Innovation. Keramik ermöglicht den Druck von atemberaubenden Skulpturen, aber auch komplexe Bauteilen für die Elektronik oder Medizin.

Zum Marktführer bei technischen Keramiken gehört der österreichische Hersteller Lithoz. Zu den genutzen Verfahren gehören: Binder Jetting, Material Extrusion, Material Jetting, Powder Bed Fusion, Sheet Lamination und Vat Photo-Polymerization.

Beton

Der 3D-Druck mit Beton verändert die Landschaft des Bauwesens. Die Technik ermöglicht die schnelle Errichtung von Grundmauern von Häusern. Ebenso können komplexe Strukturen mit hoher Präzision und Geschwindigkeit gedruckt werden. Das ebnet den Weg für innovative architektonische Designs und Städteplanung.

Für den 3D-Druck mit Beton werden häufig extra Zement-Mischungen verwendet, die schneller aushärten. Eine Übersicht zu Anwendungen des 3D-Drucks mit Beton findet man hier. In dieser Übersicht findet man auch die bekanntesten Hersteller und Dienstleister in diesem Bereich. Bekannte Mythen über den 3D-Druck von Häusern haben wir hier zusammengefasst.

Holz

Der 3D-Druck mit Holz ist noch nicht weit verbreitet. So gibt es holzgefüllte Filamente, welche mit einem Material Extrusion 3D-Drucker ermöglicht holzartige Teile zu drucken. Es handelt sich dabei um eine Mischung von Kunststoff und Holz.

Desktop Metal hat mit Forust auch ein Produkt im Angebot, welches Abfallprodukte aus der Holzverarbeitung (Zellulosestaub) und der Papierindustrie (Lignin) verarbeitet und daraus funktionale Holzteile druckt. Hierbei setzt das Unternehmen auf die firmeneigene Single-Pass-Binder-Jetting-AM-Technologie.

Lebensmittel

Lebensmittel und 3D-Druck scheinen zunächst keine Gemeinsamkeiten zu haben, doch die Realität könnte überraschender sein. Mit Lebensmitteln wie Schokolade, Teig oder sogar Fleisch wird bereits experimentiert, um sie mit 3D-Drucktechnologien zu verarbeiten.

Bei Schokolade oder Teig wird das Material einfach extrudiert. Das ermöglicht eine besondere Gestaltung der Speisen. Selbst Firmen wie Cadbury oder Barilla experimentieren mit dem 3D-Druck. Einen Schritt weiter gehen Start-ups wie MeaTech oder oder Steakholder Foods, welche kultiviertes Fleisch in Kombination mit 3D-Druck verarbeiten und so eine alternative zum herkömmlichen Fleich entwickeln.

Papier

Ja, Sie haben richtig gelesen – sogar Papier kann als Medium für den 3D-Druck verwendet werden. Der Prozess, Sheet Lamination, schichtet Blätter von Papier, die mit einem Laser zugeschnitten und dann mit einem Klebstoff zusammengeklebt werden. Das Resultat sind Modelle, die leicht, stabil und kostengünstig sind, mit einer einzigartigen, strukturierten Oberfläche, die an Holz erinnert.

Gips

Gipsbasiertes 3D-Drucken, häufig in Verbindung mit dem Verfahren des Binder Jetting, ist eine hervorragende Möglichkeit, detaillierte und farbenfrohe Modelle zu erstellen. Bei diesem Verfahren wird ein Bindemittel auf eine Schicht Gipspulver aufgetragen, wodurch das Material in einer spezifischen Form verfestigt wird. Anschließend kann das Objekt mit Tinte gefärbt werden, wodurch äußerst detailreiche und farbenfrohe Drucke möglich sind.

Sand

Das 3D-Drucken mit Sand, oft in Verbindung mit dem Binder-Jetting-Verfahren, ist ein spannendes Gebiet, das besonders in der Gießerei-Industrie Anwendung findet. Bei diesem Prozess wird ein Bindemittel auf eine Schicht Sand aufgetragen, wodurch die Körner zusammenkleben und die gewünschte Form annehmen. Das Ergebnis ist ein Modell, das als Form für den Metallguss verwendet werden kann. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Produktion komplexer Gussformen. Einer der bekanntesten Firmen in diesem Bereich ist Voxeljet und ExOne.

Glas

Der 3D-Druck mit Glas ist eine technische Herausforderung und verschiedene Unternehmen und Wissenschaftler nehmen sich dem Thema an.

Es gibt verschiedene Ansätze für den 3D-Druck mit Glas. So stellten Forscher der ETH Zürich mithilfe eines 3D-​Druckverfahrens komplexe und hochporöse Glasobjekte her. Die Grundlage dafür ist ein spezielles Harz, das sich mit UV-​Licht härten lässt. Der 3D-Drucker-Hersteller Lithoz stellte mit Glassomer hingegen druckfähiges Quarzglas vor und Wissenschaftler der Universität Freiburg sowie der 3D-Druckerhersteller Nanoscribe haben ein Zwei-Photonen-Polymerisationssystem (2PP) eingesetzt, um Mikrostrukturen aus Quarzglas mit einer Auflösung von nur wenigen Zehntel Mikrometern herzustellen.