Unter dem Begriff Rapid Prototyping fasst man verschiene 3D-Drucktechniken zusammen. Eine davon ist das Lasersintern 3D-Druck. Er ist eine besondere Form des 3D-Drucks, insofern das Material nicht eigentlich gedruckt, sondern gesintert wird.
Was ist Rapid Prototyping
Rapid Prototying bezeichnet eine Gruppe von Techniken, die es ermöglichen, schnell ein 3D-Modell zu erstellen. Früher hat die Entwicklung eines Produktes von der Idee zur Gestaltung und eigentlichen Umsetzung sehr lange gedauert. Prototypen wurden nämlich nicht selten von Hand gefertigt. Die industrielle Serienproduktion lohnt sich nämlich erst wenn eine hohe Masse an Produkten fertiggestellt werden muss. Für einzelne Produkte, die noch eine Test- und Verbesserungsphase durchlaufen müssen, ist dies jedoch viel zu teuer.
Das Rapid Prototyping legt dagegen wert auf schnelle Ergebnisse. Sie sind zudem kostengünstig bei einzelnen Stücken. Im Grunde sind nur ein 3D-Drucker, das gewünschte Material und eine Datei des 3D-Modells notwendig. Dieses Modell kann am Computer ausgebessert werden. Die Produktionskette ist kurz und liefert zu schnellen Ergebnissen. Ein enormer Fortschritt gegenüber der Vergangenheit und auch wichtig in einer Welt, die durch die Digitalisierung immer schneller wird. Wer ein neues Produkt entwickelt, hat auch ein Interesse daran, sein Produkt so schnell wie möglich zu produzieren und produktionsreif zu machen wie möglich, um der Konkurrenz zuvorzukommen. Gerade wenn eine Patentierung sinnvoll ist, ist es wichtig, schnell einen Prototypen zu haben. Denn durch einen funktionsfähigen Prototypen lässt sich gut demonstrieren, worin die schützenswerte Innovation und Einzigartigkeit des eigenen Produktes besteht.
Beim Prototyping gibt es verschiedene Techniken, die für den 3D-Druck infrage kommen. Den meisten ist wahrscheinlich die Stereolithographie vertraut. Wenn von 3D-Druckern im allgemeinen Konsummarkt die Rede ist, sind meistens Stereolithographen gemeint. Eine in vielen Fällen jedoch bessere Variante ist das sogenannte Lasersintering. Eine Methode, die erst 1989 in Grundzügen entwickelt wurde.
Was ist Lasersintern und wie unterscheidet es sich vom eigentlichen 3D-Druck?
Der Lasersinter 3D Druck benutzt Materialien in Pulverform. Dies unterscheidet sich von anderen Techniken, bei denen das Material in flüssiger oder fester Form vorliegt wie zum Beispiel bei der Stereolithographie. Was die beiden Techniken jedoch gemeinsam haben, ist die Verwendung eines Lasers, der die eigentliche Formung des Materials durchführt. Das jeweilige Pulver wird dabei von der Lasersintern Maschine so erhitzt, dass die Temperaturen entweder etwas über oder unter dem Schmelzpunkt des Materials liegen. Dies sorgt dafür, dass das Puder fusioniert ohne porös oder kristallin zu werden. Dadurch werden beim Rapid Prototyping wünschenswerte Eigenschaften erreicht. Das so fusionierte Material bildet eine feste Schicht, die zurück in das Pulverbett bewegt wird, um Platz für die nächste Schicht zu machen. Überschüssiges und zusätzliches Pulver bildet dabei die nächste Schicht, sodass der Laser aus dem Pulverbett immer weiter drucken kann. Sobald der Druck fertig ist, kann die Lasersintern Maschine geöffnet werden. Das lose Pulver kann von dem fertigen Objekt gesäubert werden und damit ist das 3D Prototyping abgeschlossen. Aufgrung der Komplexität und des Risikos beim Rapid Prototyping mit einer Lasersintern Maschine gibt es derzeit keine Lösung für private Verbraucher.
Welche Vorteile hat der Lasersintern 3D-Druck?
Einer der Hauptvorteile beim Lasersintern 3D-Druck ist die Tatsache, dass die Produkte sozusagen freistehend produziert werden können. Das erlaubt es völlig neue Formen und damit ein völlig neues Potential beim Design zu ermöglichen. Jedoch muss dabei beachtet werden, dass diese Produkte in den meisten anderen Verfahren nicht nachgeahmt werden können. Die Eigenschaften die SLS Produkte haben sind eine hohe Festigkeit und Steifheit, eine gute chemische Resistenz und es gibt zudem eine ganze Palette an Verfeinerungsmöglichkeiten (Metallbeschichtung, Einbrennlackierung, Gleitschliff, Färbung, Beflockung etc.). Außerdem ist der Lasersintern 3D-Druck das schnellste Verfahren der additiven Herstellung. Dies spielt beim Rapid Prototyping eine wichtige Rolle.
Produkte aus 3D Drucker – was sind typische Beispiele?
Im Grunde kann alles, was industriell hergestellt wird, auch von 3D Druckern gedruckt werden. Zahnbürsten, Kopfhörer, Zahnprothesen, Fahrradrahmen, sogar Knochen und Blutkanäle können gedruckt werden. Es ist sogar möglich ungewöhnliche Materialien zu drucken. Lebensmittel wie Schokolade ist dabei vielleicht noch wenig überraschend, aber tierisches oder menschliches Gewebe zu drucken, ist für manche schon eher eine unheimliche Vorstellung. Besonders der letzte Fall ist jedoch eine bedeutende Errungenschaft in der Medizin und wird zum Beispiel bei Brandopfern eingesetzt, die Teile ihrer Haut verloren haben. Allerdings ist dies natürlich nur im High-End-Bereich der medizinischen Technik in bestimmten Kliniken möglich. Für den normalen Alltag sind jedoch andere Techniken besser. Eine davon ist die Stereolithographie. Sie ist mittlerweile für den privaten Verbrauchen erhältlich und von zuhause aus einfach zu bedienen. Es gibt jedoch auch Verfahren, die zu hohen professionellen Ergebnissen führen, die aber noch nicht in privaten Haushalten zum Einsatz kommen könne. Ein Beispiel dafür ist der Lasersintern 3D Druck. Er hat in den letzten Jahren weitere Fortschritte gemacht. Gerade dieser hat besondere Stärken gegenüber klassischen Herstellverfahren. Die klassischen Fertigungsweisen im produzierenden Gewerbe sind so zeit- und kosteneffizient, dass die Stärken des 3D Drucks beim SLS in der Fertigung von Einzelstücken, Unikaten und Prototypen liegt.