Warum ist der 3D-Druck für Großformatdrucker wichtig?

Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass insbesondere Großformatdrucker in industrielle Anwendungen wie Heimdekoration und sogar Kleidung vordringen. Und der 3D-Druck macht durchaus Sinn, wenn man ihn als eine weitere industrielle Druckanwendung betrachtet.

Jeder, der in den letzten Jahren eine Druckmesse besucht hat, wird wahrscheinlich einen Desktop-3D-Drucker gesehen haben, der typischerweise kleine Plastikfiguren herstellt, und Sie haben sich vielleicht gefragt, was das mit der Druckindustrie zu tun haben könnte. Tatsächlich gibt es kaum Überschneidungen zwischen 3D-Druck und Grafikdruck, aber es gibt auch keinen Grund, warum sich Druckunternehmen auf Grafikanwendungen beschränken sollten. Tatsächlich gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass insbesondere Großformatdrucker in industrielle Anwendungen wie Heimdekoration und sogar Kleidung vordringen. Und der 3D-Druck macht durchaus Sinn, wenn man ihn als eine weitere industrielle Druckanwendung betrachtet.

Die Grundidee des 3D-Drucks besteht darin, dass Objekte entworfen und in einer CAD-Datei in Schichten geschnitten werden können, sodass ein 3D-Drucker dann jede nachfolgende Schicht physisch auf die vorherige Schicht legen kann, um das Objekt zu erstellen. Es gibt rund ein Dutzend verschiedene Ansätze, von denen jeder eine eigene Mischung aus Kosten, Qualität und Produktivität bietet und sich für sein eigenes Materialspektrum eignet, das eine Vielzahl von Kunststoffen und Metalllegierungen und sogar elektronische Schaltkreise umfassen kann.

Technik aus alter Zeit

Die früheste Technologie reicht über 30 Jahre zurück und wurde ursprünglich als „Rapid Prototyping“ bezeichnet, was den ersten Zielmarkt, das Produktdesign, treffend zusammenfasst, wo es oft notwendig ist, schnell Prototypen zu erstellen. Vor etwa zehn Jahren versuchten viele Anbieter, die Technologie auf den Verbrauchermarkt zu bringen, und erfanden den Spitznamen „3D-Druck“, um eine einfachere Möglichkeit zu finden, die breite Öffentlichkeit anzusprechen. Es gab einen begrenzten Boom, aber als die Blase platzte, gingen viele dieser Anbieter bankrott. Die Technologie entwickelte sich jedoch immer weiter, bis sie nun für den industriellen Einsatz geeignet ist, was zu dem neuesten Begriff „additive Fertigung“ führte, der die zunehmende Anzahl von Bauteilen widerspiegelt, die auf diese Weise hergestellt werden. Der Name 3D-Druck ist hängengeblieben und viele Additivhersteller bezeichnen ihre Maschinen immer noch als „Drucker“, auch wenn im grafischen Sinne kein tatsächlicher Druck erfolgt.

Allerdings gibt es mehrere 3D-Druckverfahren, die die Tintenstrahldrucktechnologie nutzen und für jeden aus der Grafikwelt erkennbar wären. Die gebräuchlichste Methode ist das Binder-Jetting-Verfahren, bei dem der Drucker ein pulverförmiges Material aufträgt und dann eine klebstoffartige Bindemittelflüssigkeit entsprechend der gewünschten Form ausspritzt, wodurch das Pulver zu einer Schicht eines Objekts zusammengeklebt wird. Anschließend wird das nicht verbrauchte Pulver abgebürstet, das Bett fällt nach unten und der Vorgang wiederholt sich. Sobald der Druckvorgang abgeschlossen ist, wird Hitze zugeführt, um das verbleibende Bindemittel zu verbrennen und sicherzustellen, dass das Material zu einem festen Gegenstand verschmilzt.
HP drauf.


Bildunterschrift: Neues HP Jet Fusion 5200 3D-Drucksystem (Drucker und Verarbeitungsstation).

Ein gutes Beispiel dafür ist die 3D-Druckerreihe JetFusion von HP. Am erschwinglichsten ist die 300er-Serie, die über eine Baukammer von 190 x 254 x 248 mm verfügt und Funktionsteile in technischer Qualität herstellen kann. Zur Auswahl stehen Monochrom- oder Farbgeräte mit integriertem und hochautomatisiertem Materialzufuhrsystem, sodass die Drucker einige Zeit unbeaufsichtigt laufen können.

Eine Variante davon ist das Hochgeschwindigkeitssintern (HSS), wie es sowohl von Xaar 3D als auch von Voxeljet verwendet wird und mit Materialien auf Polymerbasis arbeitet. Wie beim Binder-Jetting wird auch hier zunächst das Materialpulver auf dem Bett verteilt und dann eine Flüssigkeit aufgespritzt, um die zu bildende Form zu definieren. In diesem Fall absorbiert die Flüssigkeit jedoch Infrarotwärme, sodass bei der Einwirkung von Wärme auf das Pulverbett nur das Pulver schmilzt, das zur Bildung der gewünschten Form erforderlich ist.

Jet voran

Ein weiterer Ansatz ist das Material-Jetting, bei dem eine Flüssigkeit ausgespritzt wird, die stark mit Elementen des Baumaterials angereichert ist. Dies ist wesentlich schwieriger, da die Gefahr einer Verstopfung des Druckkopfs viel größer ist, ganz zu schweigen vom Versorgungssystem, das die Flüssigkeit aus dem Tank in die Flüssigkeitskammer des Druckkopfs transportiert. Ein gutes Beispiel hierfür ist der von XJet entwickelte 3D-Drucker Carmel 1400, der sowohl in der Metall- als auch in der Keramikdruckversion erhältlich ist.


Bildunterschrift: Der Ultimaker S3 ist ein erschwinglicher Desktop-3D-Drucker, der Kunststoffobjekte herstellen kann.

Daneben gibt es auch zahlreiche Desktop-Modelle, die relativ günstig in der Anschaffung sind und mit denen sich kleine Objekte herstellen lassen. Ein gutes Beispiel wäre der Ultimaker S3, der die Fused Filament Fabrication-Methode verwendet, was im Wesentlichen bedeutet, dass Teile durch Extrudieren eines Kunststofffilaments hergestellt werden. Die Baufläche beträgt 230 x 190 x 200 mm.

Eine weitere Alternative ist MarkForged, ein amerikanisches Unternehmen, das 3D-Drucker unter Verwendung des ziemlich standardmäßigen Fused-Deposition-Modeling-Ansatzes herstellt, das aber auch eine Reihe von Verbundmaterialien wie mit Kohlefaser durchsetztes Nylon für seine Drucker entwickelt hat, mit denen es Teile herstellen kann zeichnen sich durch ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, geringem Gewicht und relativ geringen Kosten aus.

Gehen Sie massiv

Erwähnenswert ist auch, dass viele Großformatdruckunternehmen den Massivit 1800 3D-Drucker bereits zur Herstellung großer Ausstellungsobjekte, hauptsächlich für Werbung und Ausstellungen, sowie Requisiten für Film und Fernsehen nutzen. Dieses Gerät verfügt über eine Baufläche von 145 cm x 111 cm x 180 cm, die groß genug ist, um lebensgroße Modelle von Menschen herzustellen, wobei ein proprietäres Gelmaterial verwendet wird, das unter UV-Licht aushärtet.


Bildunterschrift: Der Massivit 1800 Pro ist ein 3D-Drucker für großformatige Displays, der über einen Extruder mit variabler Auflösung verfügt.

Im Umgang mit einem 3D-Drucker sind zwar einige Kenntnisse erforderlich, aber nichts, was jemanden mit Erfahrung im Grafikdruck stören würde. Es gibt einiges an Arbeit beim Vorbereiten, Optimieren und Überprüfen von Dateien, der Druckprozess muss überwacht werden und dann gibt es noch die Endbearbeitung – das gilt auch für die Grafikwelt. Das größte Problem für die meisten Menschen ist die Notwendigkeit, in drei Dimensionen zu denken, aber viele Leute in der Verpackungs- und Großformatdruckbranche für Point-of-Sale-Artikel arbeiten bereits mit Objekten in CAD-Dateien.

In den letzten etwa 20 Jahren haben wir alle gesehen, wie der Digitaldruck nach und nach einen immer größeren Anteil am kommerziellen Druckmarkt erobert hat. Es ist unvermeidlich, dass der 3D-Druck aus den gleichen Gründen einem ähnlichen Muster folgen wird, um Kosten zu senken und die Logistik der Lieferkette zu verbessern. Es wird bereits häufig im Prototypenbau eingesetzt und wird immer häufiger für die Herstellung von Werkzeugen und Formen eingesetzt. Eine kleine, aber wachsende Zahl von Herstellern nutzt die Technologie mittlerweile zur Herstellung von Endverbrauchsteilen, nutzt die Möglichkeit, Gitterstrukturen zur Herstellung leichter Teile zu verwenden und die Geometrie zu optimieren, um mehrere Teile zu geringeren Kosten zu Einzelstücken zu kombinieren. Dies geschieht bereits für kurzfristige hochwertige Anwendungen wie Flugzeugteile und erstreckt sich schrittweise auf alle Formen der Fertigung, von Spielzeug bis hin zu Ersatzteilen für Drucker. Und wer möchte nicht einen Teil davon haben?

Quellenangaben: Die Wildformat-Leitfäden sollen das Bewusstsein und das Verständnis für den Wahnsinn erweitern, der auf Großformat-Digitaldruckgeräten entstehen kann, vom Boden bis zum Lampenschirm und allem dazwischen. Diese Leitfäden werden durch eine Gruppe von Herstellern ermöglicht, die mit Digital Dots zusammenarbeiten. Dieser Artikel wird von HP und Digital Dots unterstützt.