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

Jeder, der in den letzten Jahren eine Druckmesse besucht hat, wird wahrscheinlich einen Desktop-3D-Drucker gesehen haben, der in der Regel kleine Plastikfiguren herstellt, und Sie haben sich vielleicht gefragt, was das mit der Druckindustrie zu tun haben könnte. In Wahrheit gibt es kaum Überschneidungen zwischen 3D-Druck und Grafikdruck, aber es gibt auch keinen Grund, warum Druckunternehmen auf grafische Anwendungen beschränkt sein sollten. In der Tat gibt es viele Anzeichen dafür, dass insbesondere Großformatdrucker in industrielle Anwendungen wie Heimdekoration und sogar Kleidung vordringen. Und der 3D-Druck macht als weitere industrielle Druckanwendung durchaus Sinn.

Die Grundidee des 3D-Drucks besteht darin, dass Objekte in einer CAD-Datei entworfen und in Schichten zerlegt werden können, so dass ein 3D-Drucker dann jede aufeinanderfolgende Schicht physisch auf die vorherige Schicht legen kann, um das Objekt zu erstellen. Es gibt etwa ein Dutzend verschiedene Ansätze, von denen jeder seine eigene Mischung aus Kosten, Qualität und Produktivität bietet und jeder für seine eigene Materialpalette geeignet ist, die eine Vielzahl von Kunststoffen und Metalllegierungen und sogar elektronische Schaltkreise umfassen kann.

Althergebrachte Technik

Die früheste Technologie ist über 30 Jahre alt und wurde ursprünglich als „Rapid Prototyping“ bezeichnet, was den ersten Zielmarkt, das Produktdesign, in dem es oft notwendig ist, schnell Prototypen zu erstellen, treffend zusammenfasst. Vor etwa zehn Jahren versuchten viele Anbieter, die Technologie auf den Verbrauchermarkt zu bringen und kamen auf den Namen ‚3D-Druck‘, um die breite Öffentlichkeit anzusprechen. Es gab einen begrenzten Boom, aber als die Blase platzte, gingen viele dieser Anbieter in Konkurs. Die Technologie entwickelte sich jedoch weiter, so dass sie nun auch für den industriellen Einsatz geeignet ist. Dies führte zu dem neuen Begriff ‚additive Fertigung‘, der die zunehmende Anzahl der auf diese Weise hergestellten Komponenten widerspiegelt. Der Name 3D-Druck hat sich eingebürgert, und viele Hersteller von additiven Verfahren bezeichnen ihre Maschinen immer noch als „Drucker“, auch wenn im grafischen Sinne nicht wirklich gedruckt wird.

Es gibt jedoch mehrere 3D-Druckverfahren, die die Tintenstrahldrucktechnologie nutzen, die jedem aus der Welt der Grafik bekannt vorkommen. Das gebräuchlichste ist das Binder Jetting, bei dem der Drucker ein pulverförmiges Material aufträgt und dann eine klebstoffähnliche Bindemittelflüssigkeit entsprechend der gewünschten Form aufgespritzt wird, die das Pulver zusammenklebt, um eine Schicht eines Objekts zu bilden. Dann wird das nicht verwendete Pulver abgebürstet, das Bett sinkt ab und der Vorgang wird wiederholt. Sobald der Druckvorgang abgeschlossen ist, wird Hitze angewendet, um das restliche Bindemittel abzubrennen und sicherzustellen, dass das Material zu einem festen Objekt verschmolzen ist.
HP darauf.

Bildunterschrift: Das neue HP Jet Fusion 5200 3D-Drucksystem (Drucker und Bearbeitungsstation).

Ein gutes Beispiel dafür ist die HP JetFusion Reihe von 3D-Druckern, wobei die 300er Serie die zugänglichste ist. Sie hat eine Baukammer von 190 x 254 x 248 mm und kann funktionale Teile in Ingenieurqualität herstellen. Sie haben die Wahl zwischen monochromen und farbigen Geräten mit einem integrierten und hochautomatisierten Materialzufuhrsystem, so dass die Drucker eine Zeit lang unbeaufsichtigt laufen können.

Eine Variante davon ist das Hochgeschwindigkeitssintern (High Speed Sintering, HSS), das sowohl von Xaar 3D als auch von Voxeljet eingesetzt wird und mit polymerbasierten Materialien arbeitet. Wie beim Binder Jetting wird auch hier zunächst das Materialpulver auf dem Bett ausgebreitet und dann eine Flüssigkeit ausgestoßen, um die Form zu definieren. In diesem Fall absorbiert die Flüssigkeit jedoch Infrarotwärme, so dass bei der Wärmezufuhr zum Pulverbett nur das Pulver geschmolzen wird, das für die gewünschte Form erforderlich ist.

Jet voraus

Ein weiterer Ansatz ist das Jetting von Materialien. Dabei wird eine Flüssigkeit ausgestoßen, 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 von dem Versorgungssystem, das die Flüssigkeit vom Tank in die Flüssigkeitskammer des Druckkopfs leitet. Ein gutes Beispiel hierfür ist der von XJet entwickelte 3D-Drucker Carmel 1400, der sowohl für den Metall- als auch für den Keramikdruck erhältlich ist.

Bildunterschrift: Der Ultimaker S3 ist ein erschwinglicher Desktop-3D-Drucker, mit dem Sie Kunststoffobjekte herstellen können.

Daneben gibt es auch viele Desktop-Modelle, die relativ günstig zu kaufen sind und kleine Objekte herstellen können. Ein gutes Beispiel ist der Ultimaker S3, der die Fused Filament Fabrication-Methode verwendet, was im Wesentlichen bedeutet, dass er Teile durch das Extrudieren eines Kunststofffilaments herstellt. Er hat einen Arbeitsbereich von 230 x 190 x 200 mm.

Eine weitere Alternative ist MarkForged, ein amerikanisches Unternehmen, das 3D-Drucker herstellt, die nach dem Standardverfahren des Fused Deposition Modeling arbeiten. Das Unternehmen hat aber auch eine Reihe von Verbundwerkstoffen für seine Drucker entwickelt, z. B. Nylon mit Kohlenstofffasern, mit denen sich Teile herstellen lassen, die eine hervorragende Balance zwischen Festigkeit, geringem Gewicht und relativ geringen Kosten aufweisen.

Massiv gehen

Es ist auch erwähnenswert, dass viele Großformatdruckereien den Massivit 1800 3D-Drucker bereits für die Herstellung von großen Ausstellungsobjekten verwenden, vor allem für Werbung und Ausstellungen sowie für Requisiten für Film und Fernsehen. Dieses Gerät hat eine Druckfläche von 145 cm x 111 cm x 180 cm, groß genug, um lebensgroße Modelle von Menschen zu produzieren. Dabei wird ein spezielles Gelmaterial verwendet, 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.

Der Umgang mit einem 3D-Drucker erfordert einige Fähigkeiten, aber nichts, was jemanden mit Erfahrung im Grafikdruck stören würde. Es gibt einige Arbeit bei der Vorbereitung, Optimierung und Überprüfung von Dateien, der Druckprozess muss überwacht werden, und dann gibt es noch die Nachbearbeitung – all das gilt auch für die Grafikwelt. Das größte Problem für die meisten Leute ist die Notwendigkeit, in drei Dimensionen zu denken, aber viele Leute im Verpackungs- und Großformatdruck für Verkaufsstellenartikel arbeiten bereits mit Objekten in CAD-Dateien.

In den letzten 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 denselben Gründen – Kostensenkung und Verbesserung der Lieferkettenlogistik – einem ähnlichen Muster folgen wird. Er wird bereits in großem Umfang für das Prototyping eingesetzt und findet immer mehr Verbreitung bei der Herstellung von Werkzeugen und Formen. Eine kleine, aber wachsende Zahl von Herstellern nutzt die Technologie jetzt auch für die Herstellung von Endverbrauchsteilen. Dabei machen sie sich die Möglichkeit zunutze, Gitterstrukturen zu verwenden, um leichte Teile herzustellen, und die Geometrie zu optimieren, um mehrere Teile zu geringeren Kosten zu einem Stück zusammenzufügen. Dies wird bereits für hochwertige Anwendungen in kleinen Stückzahlen, wie z.B. Flugzeugteile, eingesetzt und erstreckt sich allmählich auf alle Formen der Fertigung, von Spielzeug bis zu Ersatzteilen für Drucker. Und wer würde da nicht mitmachen wollen?

Informationen zur Quelle: Die Wild Format Guides sollen das Bewusstsein und das Verständnis für die Verrücktheiten erweitern, die mit digitalen Großformatdruckern erstellt werden können, von Fußböden bis zu Lampenschirmen und allem, was dazwischen liegt. Diese Leitfäden werden von einer Gruppe von Herstellern ermöglicht, die mit Digital Dots zusammenarbeiten.

Dieser Artikel wird von HP und Digital Dots unterstützt.