3D-Drucken für Einsteiger E-Book

Heiner Stiller

• Herausgeber: Franzis Verlag
• Kategorie: Geisteswissenschaft
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2014

Beschreibung

Wie oft haben Sie sich schon geärgert, dass Ihnen ein billiges Plastikteil für die Reparatur eines Gerätes fehlt? Oder hatten Sie schon DIE Erfolg versprechende Produktidee, aber es fehlte Ihnen die Möglichkeit einen Prototyp zu erzeugen? Die Lösung ist da: ein 3D-Drucker. Leider liegen die Geräte nicht in der Preisregion eines Tintenstrahldruckers und somit fällt vielen die Investition schwer. Die Scheu ist zu groß und die Fragen am Anfang zu zahlreich. Die Fülle an vorhandenen Geräten macht die Auswahl auch nicht einfacher. Was Sie alles beim 3D-Druck beachten müssen und welche Art von 3D-Drucker für Sie die richtige ist, lesen Sie im vorliegenden Werk von Heiner Stiller. Selbstbau oder Fertiggerät? Die RepRap-Community hat es vorgemacht und einen 3D-Drucker kreiert, der sich selbst reproduzieren kann. Die Technik von RepRap ist Grundlage vieler 3D-Drucker am Markt. Da hier alles offenliegt, ist der 3D-Drucker als Bausatz auch keine Überraschung. Nur für wen eignet sich solch ein Bausatz? Heiner Stiller hat es getestet und seine Erfahrungen niedergeschrieben. Lesen Sie das Kapitel und entscheiden Sie selbst, ob Sie ein paar Hundert Euro mehr für ein Fertiggerät ausgeben möchten. Software, Modelle und Ausdruck Der Ausdruck eines 3D-Modells unterscheidet sich sehr vom gewohnten Ausdruck eines Dokuments. Dies fängt schon bei der Software an, die man benötigt. Heiner Stiller stellt sowohl kostenfreie Software vor, als auch kommerzielle Varianten. Woher man 3D-Modelle bekommt und wie sie entstehen, fehlt dabei natürlich nicht. Nach dem 3D-Modell steht der Ausdruck an. Auch hier ist einiges notwendig: Analyse des Modells, eventuelle Reparatur und Zerlegung (Slicen) in Schichten. 3D-Druck ohne Drucker Wem die anfängliche Investition zu hoch ist, kann auch auf einen Dienstleister zurückgreifen. Ein Kapitel widmet sich diesem Thema.

Leseprobe

Vorwort

In der Geschichte der Menschheit gab es immer wieder entscheidende Erfindungen, die für ihre weitere Entwicklung zu Wendepunkten wurden. Die Erfindung der Dampfmaschine war einer dieser Wendepunkte, an den sich die industrielle Revolution fast nahtlos anschloss. Die Erfindung des Verbrennungsmotors, des Telefons, der Massenmedien und des Heimcomputers sind weitere Schlüsselmomente, die die Art und Weise wie wir leben und unseren Alltag verbringen ganz wesentlich beeinflussen, ja grundsätzlich verändert haben.

Das Tempo, mit dem solche dramatische Veränderungen auf uns einstürmen, hat sich im 20. und 21. Jahrhundert noch einmal deutlich beschleunigt. Lagen früher Jahrhunderte zwischen diesen Schlüsselmomenten, dann Dekaden, so sind wir inzwischen bei Intervallen von wenigen Jahren angekommen.

Die nächste dieser Neuerungen, die zu dramatischen Veränderungen führen wird, ist der 3D-Druck. Der Weg von der Idee zum fertigen Objekt wird durch diese neue Technologie und die sich dadurch eröffnenden Möglichkeiten dramatisch verkürzt. Der Einzelne bekommt Möglichkeiten in die Hand gegeben, die es ihm eröffnen, seine Ideen mit dem nötigen Know-how schnell und unproblematisch in die Tat umzusetzen. Nun, so ganz stimmt das nicht, denn noch sind wir darauf beschränkt, Objekte aus einem einzigen Werkstoff zu produzieren, und alles was aus mehreren Substanzen besteht, ist größtenteils noch Zukunftsmusik. Aber die theoretischen Grundlagen sind da, und vor dem Hintergrund der sich beschleunigenden Entwicklungen werden wir wahrscheinlich nur wenige Jahre warten müssen, bis auch in diesem Bereich der Durchbruch geschafft ist.

Bis dahin werden wir uns damit begnügen müssen, einfachere Dinge in 3D zu drucken. Zum Beispiel Ersatzteile, die manche Firmen quasi als Sollbruchstelle in ihre Geräte einbauen, oder verloren gegangene Teile wie zum Beispiel Lichtschalter. Die speziell auf die eigenen Bedürfnisse abgestimmte Autohalterung fürs Mobiltelefon oder die Sonnenbrille werden ebenso möglich wie die personalisierte Schutzhülle fürs Handy. Wer bastelt und tüftelt, dem wird der 3D-Druck wie ein Geschenk des Himmels erscheinen, denn all die Ideen, die Ergänzungen, Erweiterungen und Umbauten die ihm vorschwebten, sind nun deutlich leichter herzustellen als das bisher der Fall gewesen ist.

Aber wie funktioniert das 3D-drucken? Was steckt hinter den verschiedenen Techniken? Woher kommen die Objekte, die gedruckt werden? Bin ich darauf angewiesen nur fremde Objekte zu drucken, oder kann ich auch meine eigenen Ideen umsetzen? Diese und viele weitere Fragen, die sich dem Laien im Zusammenhang mit dem Thema 3D-Druck stellen, versuchen wir in diesem Buch so zu beantworten, dass es eben auch der Laie versteht. Neben Ausflügen in die Geschichte des 3D-Drucks und Ausführungen zu den Funktionsweisen der verschiedenen Drucktechniken zeigen wir auch mit welcher Software man 3D-Objekte für den 3D-Druck erzeugen kann.

Sind Sie Künstler? Architekt, Techniker, oder schlicht enthusiastischer Bastler? Wir zeigen, welche Software am besten für welches Anwendungsgebiet verwendet wird. Sind die Objekte zum Drucken erzeugt, stellt sich die Frage, was muss ich tun, um sie in den Drucker zu bekommen und was kann ich alles verkehrt machen? Auch hier möchte dieses Buch dem Einsteiger erklären, worum es geht und welche Fallstricke zu erwarten sind.

Erinnern Sie sich wie es war, als die ersten Home Computer herauskamen und wie jene belächelt wurden, die viel Geld dafür ausgaben, um eine dieser Maschinen zuhause zu haben. Das damals gewonnene Know-how ist heute zu einem wertvollen Wissensvorsprung geworden. Obwohl viele 3D-Druckerhersteller jetzt allen möglichen Kunden erzählen, wie einfach die Technik ist und dass jeder (wirklich jeder) auf dem Küchentisch die große 3D-Druck Manufaktur eröffnen kann, seien Sie versichert, dass dem nicht so ist: 3D-Druck ist kein Hexenwerk, und so gut wie jeder kann lernen, damit umzugehen. Aber dazu muss man sich mit der Technik auskennen und sich darüber hinaus mit dem Thema 3D-Grafik auseinandersetzen.

Genau hier möchte dieses Buch die Brücke schlagen und alle Aspekte des 3D-Drucks soweit aufzeigen, dass die Technik nicht mehr wie eine alchimistische Versuchsanordnung anmutet. Was schon heute mit Sicherheit gesagt werden kann: Das Wissen, das Sie sich hier und heute in diesem Buch aneignen, wird Ihnen wie damals bei der Revolution der Home Computer einen profunden Wissensvorsprung verschaffen.

Andere werden in den 3D-Copyshop gehen und sich ihre Dinge des Alltags drucken lassen und wer weiß, vielleicht sind Sie dann der Inhaber dieses 3D-Copyshops! In diesem Sinne: Willkommen in der faszinierenden Welt des 3D-Druckens!

Kurzinhalt

Anwendungsgebiete für 3D-Drucker

3D-Druck-Verfahren im Überblick

3D-Drucker als Bausatz

Aufgebaute 3D-Drucker

3D-Drucker aus dem Crowdfunding

3D-Software zur Konstruktion von 3D-Druckobjekten

Software vor dem Druck und für den Druck

Techniken zur Erstellung von druckbaren 3D-Objekten

Mit kommerziellen 3D-Druck–Dienstleistern arbeiten

Was wird uns die Zukunft bringen?

Glossar

Inhalt

1.Anwendungsgebiete für 3D-Drucker

Die schöne neue Welt der Replikatoren

Einsatzgebiete von 3D-Druckern

Neue Impulse dank neuer Verfahren

Plattenbau im Spritzguss?

Open-Source-Prothesen

Die Verlockungen der dunklen Seite

Aus Forschung und Technik

3-D-Druck als Medium der Kunst

3D-Druck und Lebensmittel

2.3D-Druckverfahren im Überblick

Die Vorläufer: Architekturmodelle

Der gemeine Bastelbogen

3D-Druck und Rapid Prototyping

Die Stereolithographie

Das Sinterverfahren

Keramik mit Superkleber

Weitere Alternativen zum Sintern

Mikrowelten: Mikrolasersintern und Laserschmelzen

Pro und Contra

Der wahre 3D-Druck

Materialien für FDM

Gegenwart und Zukunft

3.3D-Drucker als Bausatz

Der Blick in den Werkzeugkoffer

Eine raumgreifende Angelegenheit

Frisch ans Werk

Zusammenbau für Jedermann?

4.Aufgebaute 3D-Drucker

Ein Paket in ungeahntem Ausmaß

Aufbau, Verkabelung und Installation

Kunststoffdraht im Einsatz

5.3D-Drucker aus dem Crowdfunding

Die Sache hat einen Haken: 3D-Buccaneer

Peachy Printer

FormLabs Form 1

3D-Doodler

Der RigidBot

3D-Refiner

6.3D-Software zur Konstruktion von 3D-Druckobjekten

3D-Software in allen Variationen

Die Rahmenbedingungen

Gratis: Programme für den hungernden Künstler

Das Programm für den schmalen Geldbeutel

Der kleine Industriedesigner

Des Künstlers kreatives Arsenal

Workflow von A bis Z

7.Software vor dem Druck und für den Druck

Volumen, Löcher und dünne Wände

AccuTrans

Mesh Lab

NetFabb

Fahrt aufnehmen mit Kurs auf den Drucker

OctoPrint

Slic3e

Skeinforge

Repetier

8.Techniken zur Erstellung von druckbaren 3D-Objekten

Was ist G-Code?

Was kann schief gehen beim 3D-Druck?

Normal ist hier gar nichts

Unerwünschte Mannigfaltigkeiten

Hangover

Warping

Überschneidungen

Wandstärke

Probleme mit dem FDM-Druck

Nicht druckbare Details

Das Hotend zu hoch

Gestaltung von 3D-Objekten

Kontrollpunkte, Kanten, Polygone

In Blender navigieren und die Benutzeroberfläche anpassen

Kontrollpunkte, Kanten und Polygone erzeugen

Einen Würfel aushöhlen

Verschieben, Skalieren und Rotieren

Objekte durch Extrusion ergänzen

Die Geometrie verfeinern

Rotationskörper: Die virtuelle Töpferscheibe

Blenders 3D-Cursor

Wir modellieren uns eine Vase

Eine Frage des Standpunktes

Verfeinern ist alles

Modifizieren mit Modifikatoren

Modifizierte Modifikatoren

Sculping

Achsenmächte

Subdividieren bis zum Abwinken

Wir machen uns ein Grundmodell fürs Sculpten

Objekte aushöhlen

9.Mit kommerziellen 3D-Druck-Dienstleistern arbeiten

Neue Geschäftsideen

Die Vielfalt des Materials

Materialspezifikationen

Simulationsflug

Auf die Größe achten

Spezielle Dienste

Autodesk 123D Design

10.Was wird uns die Zukunft bringen?

Verbundstoffe verdrucken

Der Weg zur Manufaktur

Forschung und Technik

Reparaturen

Form und Material

Glossar

Kapitel

Wo finden 3D-Drucker Anwendung?

–Auf der Suche nach Anwendungen ...

–Neue Impulse Dank neuer Verfahren!

–Plattenbau im Spritzguss?

–Organe und Prothesen drucken

–Die Verlockungen der dunklen Seite

–3D-Druck in Forschung und Technik

–3D-Druck als Medium der Kunst

–3D-Druck und Lebensmittel

Die schöne neue Welt der Replikatoren

Die Wahrscheinlichkeit, dass der geneigte Leser dieser Zeilen ab und an auch einmal eine Folge Star Trek gesehen hat, ist recht hoch. Der aus dieser Fernsehserie bekannte Replikator ist die ins Fantastische übersteigerte Version eines 3D-Druckers. Auf ein gesprochenes Kommando hin erzeugt das Gerät vom Heißgetränk bis zu komplizierten technischen Gerätschaften alles, was das Herz begehrt. Das ist eindeutig noch Science-Fiction! Aber mit dem Eintritt in das Zeitalter des 3D-Drucks sind auch solche Zukunftsvisionen ein kleines Stück näher gerückt.

Die Grundlagen, auf denen die heute verfügbaren 3D-Drucktechnologien basieren, sind erst wenige Jahre alt. Als jedoch die Idee geboren und eine anfängliche Phase der Verinnerlichung verstrichen war, gab es kein Halten mehr, und zwischen demmehrere Millionen Euro teuren, raumfüllenden Gerätund demdesktopkompatiblen 3D-Drucker lagen nur wenige Jahre. Tatsächlich ist es heute so, dass es 3D-Drucker schon inPreissegmenten ab 300 Euroaufwärts gibt und die Technologie damit tatsächlich in jedermanns Arbeitszimmer angekommen ist.

Mit der Rasanz, mit der sich die Technologie weiterentwickelt hat, haben sich auch die Ideen und Anwendungsbereiche, in denen 3D-Druck heute genutzt wird, vervielfacht. Das, was zur Zeit seiner Erfindung noch eher als ein Spielzeug angesehen wurde, hat heute in viele Branchen Einzug gehalten. Wem das bekannt vorkommt, der erinnert sich sicher nochan die Zeit der ersten PCs zurück: Wie wurden die Anwender dieser Geräte doch von den Systemadministratoren großer Rechenzentren belächelt!Oder die ersten DTP-Systeme – auch sie wurden zunächst als Spielzeug angesehen und revolutionierten wenig später die ganze Branche. Ganz ähnlich verhältes sich mit dem 3D-Drucken, das zuerst belächelt wurde und jetzt bestaunt wird.