3D-Farbdruck, wir erklären Ihnen alles!

Wie Sie vielleicht schon wissen, können wir mit dem 3D-Druck dreidimensionale Teile aus verschiedenen Materialien wie PLA, PETG oder Nylon herstellen. Normalerweise sind diese jedoch einfarbig. Aus diesem Grund bedeutet das Aufkommen von Farbdruckern auf dem Markt seit einiger Zeit eine Revolution im Bereich des Designs. Bis zum Durchsetzen dieser Drucker bestand das Verfahren, das wir anwenden mussten, wenn wir mehrfarbige Teile erstellen wollten, entweder in der Verwendung von Farbe oder in Nachbearbeitungstechniken, um die Farbe nach dem Druck hinzuzufügen. Bei komplexen Objekten ist die Nachbearbeitung möglicherweise keine Option, und die einzige Lösung besteht darin, das Teil von Anfang an in Farbe zu drucken.

Heutzutage suchen Künstler, Hersteller und Fachleute aus der Industrie nach dieser Technik, um ein Maximum an Realismus in ihren Entwürfen zu erreichen. Dank der Technologie können viele Bedürfnisse befriedigt werden, wie z. B.: die Vereinfachung von Produktionsprozessen, da mit einem einzigen 3D-Drucker eine Vielzahl verschiedener Produkte hergestellt werden können. Darüber hinaus wird eine größere Flexibilität und ein schnelles Prototyping ermöglicht, ganz zu schweigen von der Kostenreduzierung. Für all dies und vieles mehr bringen wir Ihnen heute eine Zusammenstellung der am häufigsten verwendeten Techniken für diese Art des 3D-Drucks.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Fused Deposition Modeling (FDM) funktioniert durch schichtweises Extrudieren eines Kunststofffilaments. Einer der Nachteile der FDM-Technologie im Zusammenhang mit dem 3D-Farbdruck ist die fehlende Möglichkeit, eine vollständige Farbintegration zu erreichen. Die beste Option, mit der FDM-Technologie ein vollfarbiges Modell zu erhalten, besteht darin, das Filament während des Drucks zu wechseln oder Multiextruderdrucker zu verwenden, aber mit diesen können Sie nur wenige Farben mischen. Aus diesem Grund sind die meisten Modelle, die mit dieser Technik gedruckt werden, einfarbig.

Ein weiterer negativer Aspekt betrifft die Druckqualität: Die meisten verfügbaren Drucker bieten eine Schichthöhe von mindestens 100 Mikrometern. Um eine bessere Qualität der Teile zu erreichen, sind Nachbearbeitungstechniken erforderlich.

Multi-Extrusions-Drucker

Eine andere Technologie für den 3D-Farbdruck sind Multiextruder-Drucker. Multiextruder-Drucker hatten in der Vergangenheit mit Problemen in Bezug auf Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit zu kämpfen, aber die Technologie wird derzeit immer weiter optimiert. Doppelextrusions-Drucker arbeiten so mit mehreren Extrudern, die verschiedene Arten und/oder Farben von Filamenten in ein oder mehrere Hotends einspeisen. Hierfür gibt es zwei Haupttechniken.

Der Prusa i3 MK2 3D-Drucker.

Die gängigste Variante besteht aus zwei oder mehr Extrudern und zwei oder mehr Hotends. Jeder Extruder speist Filament in ein einzelnes Hotend ein, das zum Drucken eines Abschnitts des Modells verwendet wird. Die Anzahl der verwendeten Extruder steht in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der verschiedenen Farben oder Materialien, die verwendet werden können.

Binder Jetting oder Color-Jet-Printing

Binder Jetting ist eine 3D-Drucktechnik, die 1993 am MIT entwickelt wurde. Nachdem es unter dem Markennamen ZCorp vermarktet wurde, übernahm 3D Systems das Unternehmen und verkauft es nun unter dem Namen Color-Jet-Printing.

Bei dieser Technik wird ein Tintenstrahldruckkopf verwendet, der sich durch ein Bett aus Gipspulver bewegt und dabei selektiv ein flüssiges Bindematerial aufträgt. Im zweiten Schritt wird eine dünne Schicht des Pulvers auf den Füllbereich aufgetragen, und der Klebevorgang wird mit jeder Schicht wiederholt.

Mehrfarbiges 1-Achsenmodell hergestellt per Powder Binding-Verfahren.

Durch die Verwendung von CMYK-Druckfarben, die Millionen von Farben zur Verfügung stellen, ist dieses Verfahren in der Lage, große Objekte mit einer Schichtdicke von 100 Mikrometern zu drucken. Da der Drucker mit einem Pulverbett arbeitet, werden keine Träger benötigt, und überschüssiges, nicht verfestigtes Pulver kann durch Mischen mit neuem Puder wiederverwendet werden.

Die Pulverbondtechnologie hat jedoch einige Nachteile. Es ist ein Reinigungsprozess erforderlich, um das überschüssige Pulver zu entfernen. Außerdem wird eine Aushärteflüssigkeit verwendet, um das gedruckte Objekt weiter zu verstärken und den Farbkontrast zu verbessern. Da es sich um ein SDL-Verfahren handelt, sind die mit diesem Verfahren hergestellten Teile nur für visuelle Zwecke geeignet, so dass es eine gute Wahl für Designer, Architekten oder visuelle Prototypenbauer ist.

Materialinjektion oder PolyJet

PolyJet ist ein Verfahren, bei dem kleine Tröpfchen eines Fotopolymerharzes auf ein Objekt „gespritzt“ und dann sofort mit ultraviolettem Licht ausgehärtet werden. Einige PolyJet-Maschinen können diese Tröpfchen vor dem Auftragen einfärben, wodurch ein vollfarbiges 3D-Teil entsteht. PolyJet-Maschinen können auch mit mehreren Materialien drucken. Eines der häufigsten Beispiele ist die Verwendung eines wachsähnlichen Materials für Stützstrukturen, das nach dem Druck in einer beheizten Kammer geschmolzen wird. Drucker, die diese Technologie nutzen, verwenden auch ein Trägermaterial, das komplexe Teile ermöglicht und später mit Wasser oder einem Bad in einer speziellen Lösung entfernt werden kann.

Erstaunlich detaillierte 3D-Drucke sind mit dem Polyjet-Verfahren möglich.

Der Polyjet-3D-Druck unterstützt eine breite Palette von Farben und Materialien (mehr als 120 Kombinationen verfügbar), die jeweils unterschiedliche Eigenschaften, Hitzebeständigkeit, weichere Elemente usw. aufweisen. Da das Verfahren auf UV-Licht basiert, um das Harz zu verfestigen, sind die mit dieser Technologie hergestellten Modelle während ihrer Lebensdauer anfällig für Licht- und Wärmeverschlechterung. Eine Nachbearbeitung der Modelle ist notwendig, um sie von Materialrückständen zu befreien.

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