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Die Entwicklungen der letzten Jahre (etwa seit 2004) , insbesondere die durch die Internet-
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Communitiy vorangetriebenen Innovationen des RepRap Projektes
ermöglichen nunmehr
auch die Nutzung einer hochautomatisierten Technologie für Entwurf und Realisierung
eigener dreidimensionaler Objekte und Projekte durch Heimanwender und Hobbyisten.
Das von ihrem think&have 3D Drucker verwendete Verfahren wird auch als FFF (fused
filament fabrication) bezeichnet, weil es Schichten aus sehr feinen Fäden übereinander
lagert und dabei miteinander verbindet. In industriellen Anwendungen kommen auch
andere 3D-Druck Technologien, wie z.B. Lasersinterung zum Einsatz.
1.1 Limitierungen der verwendeten FFF Technologie
Neben der Produktion von Objekten, deren Design im Internet zum Download angeboten
wird (z.B. über Thingiverse.com oder github.com), ermöglicht der 3D-Druck auch die
Realisierung selbstentworfener Objekte. Dabei kann es sich z.B. um Teile für eigene
Modellbauentwicklungen handeln, die in der benötigten Form und Größe nicht
marktverfügbar sind.
Bedingt durch die Aufösung und Genauigkeit des 3D-Druckes, kann ein Objekt aus mehreren
Kilometern ausgetriebenen Plasitkfilamentes, mit einem Durchmesser von nur
Millimeterbruchteilen bestehen. Daher kann der Ausdruck größerer Objekte trotz hoher
Druckgeschwindigkeiten durchaus Stunden benötigen.
Abhängig vom Volumen des zu produzierenden Objektes und dem voreingestellten
Füllungsgrad, werden unterschiedliche Mengen von Filament benötigt. Dieses Grundmaterial
kann aus verschiedenen thermoplastisch formbaren Kunststoffen bestehen. Die größte
Verbreitung haben dabei aktuell die Kunststoffe PLA und ABS. Die Stoffe werden
üblicherweise in Form von Kunststoffdrähten, mit einem Strangdurchmesser von 1,75 mm
oder 3 mm verwendet. Für besondere mechanische, optische und temperaturbezogene
Eigenschaften kommen aber auch Nylon. Polystyrol und weitere Stoffe zum Einsatz. Im
einschlägigen Internetforen wird auch über die Verwendung vom Lebensmitteln berichtet
Ihr think&have 3D ist für die Verarbeitung von 1,75 mm Filamenten mit
Schmelztemperaturen bis zu 260 Grad Celsius eingerichtet.
1.1.1 Warping
Als 'warping' bezeichnet man eine Erscheinung beim 3D-Druck, die durch einen
Temperaturverzug im Werkstück verursacht ist.Prinzipbedingt weist das Werkstück in
verschiedenen Höhen unterschiedliche Temperaturen auf. Auf der Schicht, welche gerade in
Erzeugung ist, liegt das extrudierte Kunststoffmaterial in einer evtl. noch pastösen Form vor
und die Temperatur liegt in der Nähe des Schmelzpunktes des Materials. Die Schichten
darunter weisen durch die seit ihrem Aufbau verstrichene Zeit geringere Temperaturen auf
(sind schon abgekühlt). Die Schichten direkt auf oder wenig über dem Druckbett weisen
während des gesamten Druckvorganges eine Temparatur auf, die in der Nähe der
eingestellten Druckbetttemperatur liegt.
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Replicating Rapid-prototyper, eine Maschine, mittels derer ihre eigenen Hauptbestandteile repliziert und
verbessert werden können. Hieraus resultiert eine quasi evolutionäre Entwicklung der Technologie mit
Durchsetzung der erfolgreichen Modelle. Viel der RepRap Modelle sind nach Evolutionsforschern benannt, z.B.
Darvin,Mendel, Huxley, Wallace.
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