3D-Drucken – additiver Prototypenbau

3D-Druck – früher auch unter Begriffen wie Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Rapid Manufacturing bekannt, hat sich als Oberbegriff für den additiven Prototypenbau etabliert. Im Gegensatz zu abtragenden Verfahren wie z. B. dem Fräsen werden beim 3D-Drucken Prototypen durch die schichtweise Verfestigung eines Werkstoffs direkt aus 3D-CAD-Daten aufgebaut. Dieses additive Verfahrensprinzip bietet enorme Vorteile gegenüber abtragenden Verfahren wie z. B. die Unabhängigkeit von geometrischen Limitierungen (Hinterschneidungen, Hohlräume, etc. sind machbar), effiziente Werkstoffausnutzung (Bauteilvolumen) und vor allem die enorme Geschwindigkeit – Prototypen sind per 3D-Druck, je nach Verfahren, in wenigen Stunden herstellbar.

3D-Drucken: Ein Gerät für alle Anforderungen ...

... ist schlichtweg eine Illusion – die „eierlegende Wollmilchsau“ haben auch wir nicht.

Unsere Philosophie – wenn Sie so möchten das 4D Concept – ist der Einsatz des optimalen 3D-Druckverfahrens für die spezifische Anforderung. Auf das richtige Werkzeug kommt es an. Daher setzen wir bei uns im Haus alle gängigen kunststoffbasierten 3D-Druckverfahren ein:

• ColorJet-Printing (CJP)
• MultiJet-Printing (MJP)
• PolyJet-Printing (PJ)
• Stereolithographie (SLA)
• Selektives Lasersintern (SLS)
• Multi Jet Fusion (MJF)
• Fused Filament Fabrication (FFF) & Continuous Filament Fabrication (CFF)

3D-Drucken nach individuellen Anforderungen

Die einzige Gemeinsamkeit aller 3D-Drucker ist das schichtweise Fertigungsprinzip. Große Unterschiede dagegen liegen im verarbeiteten Werkstoff, der Detailauflösung, Oberflächenqualität, Toleranzen, etc. Es kommt also darauf an, für die jeweilige Anforderung das geeignete oder die Kombination verschiedener Verfahren einzusetzen, um den größten Nutzen bei maximaler Effizienz zu erreichen. Ergänzt werden unsere 3D-Druckverfahren durch den konventionellen Modellbau und Duplizierungsverfahren wie das Vakuumgießen und das Niederdruckspritzen.

3D-Farbdruck – Farbmodelle aus dem ZPrinter-ProJet 3D-Drucker

ColorJet-Printing (CJP) ist das einzige Verfahren zur direkten Herstellung von mehrfarbigen Modellen. In der Funktionsweise ähnlich einem „Tintenstrahldrucker mit einer Z-Achse“ entstehen auf den ProJet® 3D-Druckern (vormals ZPrinter) Modelle durch schichtweisen Aufdruck von farbigem Binder auf einen gips-basierten Pulverwerkstoff. Dabei lässt sich die volle Farbpalette bis hin zu fotorealistischen Texturen realisieren. Ein nachträgliches Einfärben ist nicht mehr nötig.

Farbe als zusätzlicher Informationsträger eröffnet ungeahnte Möglichkeiten speziell für Präsentation und Kommunikation.

ColorJet Printing (CJP)

Für Ihre Projekte stehen die ProJet® 3D-Druckersysteme 450 und 660Pro (vormals ZPrinter) zur Verfügung:

• Maximale Bauteilgröße: 381 x 254 x 203 mm
• Dateiformate:
  - STL-Format (Modellfarbe monochrom weiss)
  - VRML-Format (Farbdruck)
• Minimale Wanddicken: 0,8 mm (geometrieabhängig)
• Minimale Detaildarstellung: 0,15 mm (über Farbdifferenzierung)
• Schichtdicke: 0,1 mm
• Werkstoff: Polymergips
• Typische Lieferzeiten: ab 1-2 Werktagen
• Hauptanwendungen:
  - Anschauung Formfindung
  - Variantenerprobung
  - Präsentation
  - Kommunikation

Anwendungsbeispiele

Selektives Lasersintern (SLS)

Selektives Lasersintern (SLS) verschmilzt vorgeheiztes Polyamidpulver (PA) lokal mittels Laserstrahl in 0,1 mm starken Schichten zu einzelnen Modellteilen. Es ist ein additives Fertigungsverfahren, mit dem räumliche Strukturen hergestellt werden. Dieses 3D-Druckverfahren ist immer dann die richtige Wahl, wenn Sie Prototypenteile zur Einbauuntersuchung oder Funktionsprüfung benötigen. Das Prozedere ermöglicht im vorgewärmten Pulverbett die Herstellung von nahezu beliebigen dreidimensionalen Formen.

Funktionsprototypen und mehr per Lasersintern

Für die Umsetzung Ihrer individuellen Projekte stehen uns verschiedene Sinteranlagen zur Verfügung. Einige der wichtigsten Informationen in Bezug auf Bauteil- und Detailgrößen sowie hinsichtlich der verfügbaren Werkstoffe haben wir Ihnen in der folgenden Auflistung zusammengestellt:

• Anlagenbauraum für ungefülltes PA bis zu: 485 x 485 x 700 mm (Größere Bauteile durch Fügen möglich.)
• Minimale Detailgröße: Diese sollte die Maße von 1 x 1 mm nicht unterschreiten, damit die Detailstabilität erhalten bleibt.
• Dateiformat: Vorteilhaft für Ihre Anfrage sind STEP- oder IGES-Daten. Weitere Formate sind auf Anfrage möglich, sprechen Sie uns bitte an!
• Dateiformat: Vorteilhaft für Ihre Anfrage sind STEP- oder IGES-Daten
• Werkstoffe:
  - PA 12 ungefüllt
  - PA 12 gefüllt mit Glaskugeln
  - andere Werkstoffe möglich, sprechen Sie uns bitte an.

Anwendungsbeispiele

MultiJet 3D-Druck – Hochaufgelöste Präzisionsmodelle per MJP

Das MultiJet Printing (MJP) ermöglicht den 3D-Druck von hochaufgelösten Prototypen mit feinsten Details und sehr guten Oberflächen und Toleranzen.

Bei diesem Verfahren wird flüssiger Kunststoff, sogenannte Photopolymere, schichtweise in feinsten Tröpfchen über einen Druckkopf ausgedruckt und durch UV-Belichtung ausgehärtet. Als Stützmaterial arbeiten die ProJet® MJP-Systeme mit einem Wachs, das nach dem Druck berührungslos abgeschmolzen wird – so lassen sich Prototypen mit feinsten Details drucken und vor allem auch ohne Beschädigung nachbearbeiten.

ProJet® MJP-Modelle erreichen nahezu die Qualität von 3D-Drucken im Stereolithographie-Verfahren – in punkto Detailauflösung und Oberflächenqualität sind sie sogar überlegen.

MultiJet Printing (MJP)

Ihre Projekte fertigen wir mit verschiedenen ProJet® 3D-Druckern.

• Bauteilgrößen:
  - HD-Modus: 298 x 185 x 203 mm
  - UHD- / XHD-Modus: 203 x 178 x 152 mm
• Dateiformat: .STL
• Minimale Wanddicke: 0,25 mm
• Schichtdicke: 0,032 – 0,016 mm
• Werkstoffe: z. B. Photopolymer VisiJet® M3 Crystal, VisiJet® M2R-WT, -CL, -BK
• Typische Lieferzeit: ab 2-3 Werktagen
• Hauptanwendungen:
  - Designmodelle
  - Prototypen
  - Urmodelle
  - Einbau- und Zusammenbauuntersuchung

Anwendungsbeispiele

PolyJet 3D-Druck – jetzt auch im Multimaterial-3D-Farbdruck

PolyJet 3D-Druck ist ein Photopolymer-Druckverfahren, das über ein großes Werkstoffportfolio verfügt. Acrylharz wird in Schichten von 0,03 oder sogar 0,016 mm Stärke unmittelbar auf die Bauplattform gedruckt. Überhänge, Durchbrüche und Querbohrungen werden während des Prozesses mit einem stützenden Gelee gefüllt. Die 3D-Drucker bestechen durch ihre hohe Arbeitsgeschwindigkeit. Wichtigste Anwendungsbeispiele für dieses Verfahren sind Präsentations- und Schulungsmodelle sowie allgemein Komponenten des Musterbaus.

Vielfältige Möglichkeiten mit PolyJet 3D-Druck

Alleinstellungsmerkmale beim PolyJet 3D-Druck sind die fast unbegrenzten Möglichkeiten, mit denen Materialien und Farben direkt in einem Druckvorgang kombiniert werden können. Das Mischen von bis zu sechs Werkstoffen erzeugt unterschiedliche Materialeigenschaften. Gleichzeitig können bis zu 360.000 Farben realisiert werden. PolyJet Modelle sind ideal für Design-, Anschauungs- und Präsentationsmodelle mit serienähnlicher Haptik und Optik.

Präzisionsprototypen mit PolyJet 3D-Druck

Für Ihre Projekte stehen in Groß-Gerau unterschiedliche PolyJet 3D-Drucker zur Verfügung. Nähere Informationen finden Sie in der nachfolgenden Übersicht:

• Anlagenbauraum bis zu: 485 x 385 x 200 mm
• Dateiformat: Ideal für Ihre Anfrage sind STEP- oder IGES-Daten. Fragen Sie uns nach weiteren Formaten.
• Minimale Wanddicke: 0,8 mm
• Schichtdicke: 0,016 und 0,03 mm
• Werkstoffe: FullCure 720, VERO- und TANGO-Materialien. Unterschiedliche Materialien (hart und weich) können miteinander kombiniert werden. Farbige Materialien ermöglichen durch Mischen bis zu 360.000 Farben (CMYK + weiß + klar).
• Hauptanwendungen: Musterbau, Präsentationsmodelle, Schulungsmodelle

Anwendungsbeispiele

Stereolithographie (SLA)

Die Stereolithographie (SLA) ist das älteste 3D-Druckverfahren. 1983 von dem Amerikaner Charles W. Hull erfunden und 1986 zum Patent angelmeldet, gründete „Chuck“ Hull im gleichen Jahr 3D Systems, das erste kommerzielle 3D-Druckunternehmen. SLA ist prädestiniert zur Herstellung von Prototypen sowie der Fertigung von Messeobjekten und Urmodellen (zur Vervielfältigung für Kleinserien) mit höchster Genauigkeit und Detailauflösung. SLA bietet nahezu uneingeschränkte Möglichkeiten der Oberflächenbearbeitung. Mit einem Laser wird ein lichtempfindliches Kunstharz ausgehärtet und in Schichten zu Modellen aufgebaut. Das verbleibende Material bleibt unbelastet für zukünftige Bauteile in der Maschine zurück.

Stereolithographie (SLA) für präzise 3D-gedruckte Modelle

• Anlagenbauraum: 510 x 510 x 400 mm
• Dateiformate: Ideal für Ihre Anfrage sind STEP- oder IGES-Daten. Fragen Sie uns nach weiteren Formaten.
• minimale Wanddicke: 0,4 mm
• Werkstoff: Accura 60
• Hauptanwendungen von Stereolithographie (SLA): Muster, Transparentmodelle, Urmodelle für den Vakuumguss (zur Vervielfältigung für Kleinserien), Messeobjekte

Anwendungsbeispiele

Multi Jet Fusion – 3D-Druck neu definiert

4D Concepts bietet mit Multi Jet Fusion eine 3D-Drucklösung an, die die Herstellung von Prototypen und funktionellen Teilen neu definiert.

Drucken Sie echte Funktionsteile mit hoher Detailauflösung – dabei überzeugen die Multi Jet Fusion-Bauteile sowohl durch die Oberflächenqualität als auch die optimalen mechanischen Eigenschaften (Multi Jet Fusion-Teile sind z. B. nahezu isotrop). Reduzieren Sie Ihre Betriebskosten durch den Einsatz von Multi Jet Fusion-Teilen und verzichten Sie so auf den kostenintensiven Werkzeugbau.

Das Multi Jet Fusion-Verfahren arbeitet nach dem Pulverprinzip, d. h. die Druckköpfe applizieren über den gesamten Arbeitsbereich auf den Pulverwerkstoff PA 12 zwei Flüssigkeiten (Fusing- und Detailing-Agents). Sollen die Partikel selektiv geschmolzen werden, wird eine wärmeleitende Flüssigkeit aufgetragen. Eine wärmehemmende Flüssigkeit wird um die Konturen appliziert, um scharfe Kanten und eine gute Oberflächenqualität zu gewährleisten. Wärme nimmt das aufgetragene Material durch Lampen auf, die sich über die Oberfläche des Pulvers bewegen. Das PA 12 weist eine sehr feine Körnung auf, so dass extrem dünne Schichten von 80 Mikrometern möglich sind. Überschüssiger Pulverwerkstoff kann dem Kreislauf wieder zugeführt werden.

Multi Jet Fusion (MJF)

So werden Ihre Bauteile gefertigt:

• Tatsächliches Bauvolumen: 380 x 284 x 380 mm
• Druckauflösung: 1200 dpi
• Unterstützte Dateiformate: 3mf, STL
• Schichtdicke: 0,08 mm
• Werkstoff: Polyamid PA 12
• Typische Lieferzeiten: ab 6 Werktagen
• Hauptanwendungen:
  - Prototypen
  - Modellbau
  - Ersatzteile
  - Funktionsteile
  - Kleinserien
  - Sondermaschinenbau

Anwendungsbeispiele

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