3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

21
3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen

Transcript of 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Page 1: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

3D-Druck / Rapid Prototyping

Technische Grundlagen

Page 2: 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

Page 3: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

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

Universität zu Köln

Page 4: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Anfänge

• Flugzeug-, Konsumgüter- und Automobilindustrie, Maschinenbau

• Zu Beginn nur Bauteile• Wünsche des Kunden schnell zu

realisieren• „moderne Massenproduktion“

Universität zu Köln

Page 5: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

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)

Universität zu Köln

Page 6: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

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

Universität zu Köln

Page 7: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Beispiel

Universität zu Köln

Page 8: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Grundlagen: Druckverfahren

• Poly-Jet Verfahren• Stützmaterial• Flüssiger Kunststoff auf Bauplattform (Absenken

und Polymerisation)• Voxel (Volumetric Pixel)• Kleine Figur ca. 3 Stunden : CAD, Druck,

Lackieren

Universität zu Köln

Page 9: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Grundlagen : Druckverfahren

Universität zu Köln

Page 10: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Universität zu Köln

Page 11: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Universität zu Köln

Page 12: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Universität zu Köln

Page 13: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Universität zu Köln

Page 14: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Universität zu Köln

Page 15: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Universität zu Köln

Page 16: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Videobeispiel

Universität zu Köln

Makerbot Replicator 2 : ca. 1890 €

Page 17: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

Farbe

• Noch kein Standard• Vier Vorratstanks und Druckknöpfe (CMYK)• Farbschicht ca. 1mm eingedrückt• Noch ausbaufähig• Polieren meist notwendig• Zusätzliche Software benötigt• Schwierigkeiten beim Reinigungsverfahren

Universität zu Köln

Page 18: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

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

Universität zu Köln

Page 19: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

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

Universität zu Köln

Page 20: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

„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

Universität zu Köln

Page 21: 3D-Druck / Rapid Prototyping Technische Grundlagen.

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/

Universität zu Köln