3D-Druck einfach erklärt – Teil 1: Was ist 3D-Druck?

Ein 3D-Drucker kann aus einer Idee einen echten Gegenstand machen.

Eine Handyhalterung, ein Ersatzteil, eine Spielfigur oder ein Gehäuse für ein Elektronikprojekt: Viele Dinge können direkt am Computer entworfen und anschließend ausgedruckt werden.

Aber wie kann ein Drucker einen echten Gegenstand drucken?

Genau das schauen wir uns in diesem ersten Teil unserer Serie „3D-Druck einfach erklärt“ an.

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Was ist 3D-Druck?

Ein normaler Drucker druckt Farbe auf ein Blatt Papier.

Ein 3D-Drucker macht etwas Ähnliches. Allerdings druckt er nicht nur eine flache Schicht.

Er legt sehr viele dünne Schichten übereinander.

Stell dir vor, du schneidest einen Gegenstand in hunderte hauchdünne Scheiben.

Der 3D-Drucker macht genau das Gegenteil:

Er baut diese Scheiben nacheinander wieder auf.

Schicht + Schicht + Schicht = fertiges Bauteil

Dieses Verfahren nennt man additive Fertigung.

„Additiv“ bedeutet einfach, dass Material hinzugefügt wird.

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Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

Es gibt verschiedene Arten von 3D-Druckern.

Für den Einstieg beschäftigen wir uns mit FDM-3D-Druckern.

FDM steht für:

Fused Deposition Modeling

Der komplizierte Name ist für den Anfang gar nicht so wichtig.

Viel wichtiger ist das Prinzip.

Der Drucker bekommt Kunststoff von einer Rolle. Dieser Kunststoff wird Filament genannt.

Das Filament sieht ein bisschen aus wie eine sehr lange Kunststoffschnur.

Der Drucker zieht das Filament ein und transportiert es zum Druckkopf.

Dort wird es erhitzt.

Der Kunststoff wird weich und kann durch eine kleine Düse gedrückt werden.

Diese Düse nennt man Nozzle.

Die Nozzle bewegt sich über das Druckbett und zeichnet mit dem geschmolzenen Kunststoff die erste Schicht.

Danach kommt die nächste Schicht.

Und die nächste.

Und die nächste.

Nach einigen hundert oder sogar tausend Schichten ist das Bauteil fertig.

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Die wichtigsten Teile eines 3D-Druckers

Für den Anfang reichen fünf Begriffe.

1. Filament

Das Filament ist das Material, aus dem unser Bauteil entsteht.

Es befindet sich meistens auf einer Rolle.

Für den Einstieg verwenden wir normalerweise PLA.

PLA lässt sich relativ einfach drucken und ist deshalb hervorragend für erste Versuche geeignet.

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2. Extruder

Der Extruder transportiert das Filament.

Kleine Zahnräder greifen das Filament und schieben es in Richtung Druckkopf.

Man kann sich den Extruder also als den Filament-Motor des Druckers vorstellen.

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3. Hotend

Jetzt muss das Filament geschmolzen werden.

Das passiert im Hotend.

Hier wird es richtig heiß.

Bei PLA sind Temperaturen um etwa 200 °C ganz normal.

Deshalb gilt:

Hotend und Nozzle niemals während oder direkt nach dem Drucken anfassen.

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4. Nozzle

Am Ende des Hotends befindet sich die Nozzle.

Das ist eine kleine Düse.

Durch sie wird der geschmolzene Kunststoff herausgedrückt.

Eine sehr häufig verwendete Nozzle hat einen Durchmesser von:

0,4 mm

Damit lassen sich bereits erstaunlich detaillierte Gegenstände herstellen.

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5. Druckbett

Das Druckbett ist die Fläche, auf der unser Bauteil entsteht.

Hier wird die erste Kunststoffschicht aufgetragen.

Diese erste Schicht ist besonders wichtig.

Wenn sie nicht richtig auf dem Druckbett haftet, kann sich das Bauteil während des Druckens lösen.

Dann entsteht meistens kein besonders schönes Ergebnis.

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Was ist PLA?

Für den Einstieg in den 3D-Druck ist PLA eines der wichtigsten Materialien.

PLA ist ein Kunststoff, der sich vergleichsweise einfach drucken lässt.

Das macht ihn ideal für Anfänger.

Mit PLA können zum Beispiel gedruckt werden:

• Figuren
• Modelle
• Halterungen
• Gehäuse
• Prototypen
• Dekorationen
• Unterrichtsmodelle
• viele einfache Ersatzteile

PLA gibt es außerdem in sehr vielen Farben.

Es gibt sogar besondere Varianten wie mattes, glänzendes oder mehrfarbiges PLA.

Für die ersten Drucke reicht aber ganz normales PLA vollkommen aus.

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Wie weiß der Drucker, was er drucken soll?

Jetzt fehlt noch eine wichtige Sache.

Der Drucker weiß natürlich nicht von alleine, welchen Gegenstand wir haben möchten.

Dafür brauchen wir ein 3D-Modell.

Das ist eine digitale Datei, in der die Form unseres Gegenstandes gespeichert ist.

Ein solches Modell kann zum Beispiel aussehen wie:

• ein Würfel
• ein Schlüsselanhänger
• eine Spielfigur
• ein Zahnrad
• eine Handyhalterung
• ein Ersatzteil

Solche Modelle können heruntergeladen oder selbst am Computer konstruiert werden.

Häufig begegnen uns dabei Dateien mit den Endungen:

.STL

oder

.3MF

Aber auch diese Dateien können wir noch nicht einfach an den Drucker schicken.

Dazwischen benötigen wir noch ein wichtiges Programm.

Den Slicer.

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Was ist ein Slicer?

Stell dir wieder unseren Gegenstand vor.

Der 3D-Drucker muss ihn Schicht für Schicht herstellen.

Aber woher weiß er, wie jede einzelne Schicht aussehen soll?

Das berechnet der Slicer.

Der Slicer nimmt unser 3D-Modell und zerlegt es virtuell in viele dünne Schichten.

Er sagt dem Drucker anschließend unter anderem:

• wohin die Nozzle fahren soll
• wie schnell sie fahren soll
• wie heiß die Nozzle werden soll
• wie dick die Schichten werden sollen
• wo Kunststoff benötigt wird

Bekannte Slicer sind zum Beispiel:

Bambu Studio, OrcaSlicer, PrusaSlicer und Ultimaker Cura.

Damit kennen wir bereits den kompletten Weg von der Idee zum fertigen Bauteil:

Idee → 3D-Modell → Slicer → 3D-Drucker → fertiges Bauteil

Dieses Prinzip ist die wichtigste Grundlage für alles Weitere.

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Was sollte man sich aus Teil 1 merken?

Für den Einstieg reichen zunächst diese Begriffe:

Mehr muss für den ersten Schritt noch gar nicht bekannt sein.

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Wie geht es weiter?

Jetzt wissen wir, wie ein 3D-Drucker grundsätzlich funktioniert.

Im nächsten Teil wird es praktisch.

Wir suchen uns ein erstes 3D-Modell, öffnen es im Slicer und bereiten unseren ersten Druck vor.

Dabei klären wir unter anderem:

Was ist eine STL- oder 3MF-Datei? Wie legt man ein Modell richtig auf das Druckbett? Was bedeutet „Slicen“? Und was sollte man unbedingt kontrollieren, bevor man auf „Drucken“ klickt?

Weiter mit:

3D-Druck einfach erklärt – Teil 2: Vom 3D-Modell zum ersten Druck

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Alle Beiträge dieser Serie

• Teil 1: Was ist 3D-Druck? (Aktuell)
• Teil 2: Vom 3D-Modell zum ersten Druck
• Teil 3: Fehler erkennen und Drucke verbessern