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3D Drucker für Zuhause: Die Vision ist Wirklichkeit


Im Wohnzimmerschrank ist ein Griff kaputt. Dem Auto fehlt ein Ersatzteil. Auch die Smartphone-Hülle hat schon bessere Zeiten gesehen. Solche Szenarien sind für uns im Technologiezeitalter kein Problem mehr. Zu verdanken haben wir das dem 3D-Drucker. Metall kann er genauso verarbeiten, wie Kunststoff. Das macht ihn zu einem plastischen Künstler. Die Druck-Technik baut aus Material wie Kunstharzen, Kunststoff, Metallen und Keramik dreidimensionale Werkstücke auf. Dazu bedient sie sich einer aufwendigen Technik aus chemischen und physikalischen Schmelz- und Härtungsprozessen. In den 80er Jahren hatte Chuck Hull die erste Idee für die plastische Drucktechnik. Damals hieß die Technik noch Stereolithografie. Mit dem Budget des Privatanwenders war sie nicht zu vereinen, denn ein echter Künstler kostet eben seinen Preis. 2015 ist 3D-Druck aber auch zu Anschaffungspreisen unter 1000 Euro zu haben. Der Aufbau erfolgt schichtweise und mit hoher Präzision. Sie können kaputte Griffe, fehlende Ersatzteile und nützliche Accessoires so einfach bei den plastischen Künstlern in (Druck-)Auftrag geben und sich die fertigen Modelle auswerfen lassen. Nicht nur ein plastischer Künstler steckt im 3D-Drucker. Die Geräte sind auch Umweltaktivisten. Nachhaltigkeit liegt ihnen am Herzen. In Zusammenarbeit mit den Druckern betreiben Sie Vor-Ort Produktion. Einige Wissenschaftler sehen darin das Potenzial für eine industrielle Revolution. Für den gedruckten Artikel fällt kein Transport mehr an. Damit reduzieren Sie durch 3D-Drucker indirekt den CO2-Ausstoß. Im Zeitalter des Klimawandels ist das eine bahnbrechende Idee. Die Zusammenarbeit mit einem 3D-Drucker ist außerdem ressourcenschonend und nachhaltig, denn der Drucker verbraucht ausschließlich das tatsächlich benötigte Material für den gedruckten Artikel. 3D-Drucker günstig bestellen können Sie im Conrad Online Shop. Conrad steht genauso für nachhaltige und weltverändernde Ideen, wie für vielseitige Technik. So hat es uns der 3D-Drucker derart angetan.

Anwendungsbereiche - 3D-Druck für alle

3D-Druck ermöglicht es verschiedensten Anwendern, einzigartige Modelle per Mausklick herzustellen. Entdecken auch Sie die Möglichkeiten der 3D-Drucktechnik!

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Anwendungsbeispiele
  • Rapid Prototyping
  • Kleinserienfertigung
  • Individuelle Einzelstückfertigung
  • Musterfertigung
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Modellbau/-bahn
  • Fertigung von An- & Umbauteilen
  • Individualisierung von Standardkomponenten
  • Herstellung von Ersatzteilen
  • Fertigung maßstabsgetreuer Miniaturen
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Handwerk
  • Kostengünstiger Einstieg in CNC-Verfahren
  • Individuelle Einzelstückfertigung
  • Maßstabsgetreue Modelle
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Bildung
  • Erlernen von 3D-Konstruktionen: Ergebnis kann sofort als Objekt ausgegeben werden
  • Verbesserung des räumlichen Denkens durch Anschauungsobjekte
  • Verknüpfung von Theorie & Praxis: Konstruieren und Modellieren --> Produzieren --> Nutzen
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Kunst und Design
  • Fertigung Maßstabsgetreuer Modelle und Skulpturen
  • Schmuckdesign, insbesondere Prototypen und Designmuster
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Architektur
  • Kostengünstige und schnelle Herstellung von Entwürfen für Kunden und Wettbewerbe
  • Umsetzung von Grundrissen als Miniaturmodell

Die Auswahl an 3D Druckern ist bereits groß, doch die Entscheidung für ein Gerät umso schwerer – es sei denn, Sie wissen, was Sie erwarten können.

FDM-Drucker sind erschwinglich und bieten Raum für Kreativität

Eines haben alle 3D Drucker gemein: Sie sind computergesteuerte Maschinen, die dreidimensionale Objekte schichtweise aufbauen. Dabei ermöglicht das CNC-Verfahren (Computerized Numerical Control) das weitgehend automatische Drucken. Unterschieden werden 3D Drucker anhand ihres technischen Aufbaus und somit der Werkstoffe, aus denen sie das Objekt aufbauen.

FDM – Fused Deposition Modeling

Fused Deposition Modeling

 

Fused Deposition Modeling ist die verbreitetste Technik unter 3D Druckern für den Privatgebrauch. Als Werkstoff kommt meist in dünnen Fäden auf eine Spirale gewickelter Kunststoff zum Einsatz, auch Filamente genannt. Im Extruder wird der Kunststoff geschmolzen und durch die Druckdüsen auf das Druckbett aufgebracht. Der Druckkopf bewegt sich ausschließlich auf der vertikalen Ebene und baut das Objekt von unten nach oben schichtweise auf. FDM-Drucker können einen oder zwei Extruder besitzen, so dass zwei verschiedene Farben oder Härtegrade gleichzeitig verwendet werden können.

Vorteile: FDM-Drucker sind weit verbreitet und dadurch erschwinglicher als andere Bauarten. Dementsprechend ist die Auswahl an Ersatzteilen und Zubehör groß. Die Kunststoff-Filamente bieten einen weiten Gestaltungsfreiraum und sind vergleichsweise günstig.

Stereolithografie


Wie funktioniert ein 3D-Drucker mit FDM-Technologie?

3D Drucker dieses beliebten Typs bestehen aus drei Achsen – jeweils eine für Höhe, Breite und Tiefe. Der Druckkopf mit einem oder mehreren Extrudern bewegt sich ausschließlich auf der vertikalen Achse. Gesteuert wird er durch ein Steuerungselement, das die Signale vom verwendeten Computer weitergibt. Im Extruder befindet sich eine Heizspirale, die das zugeführte Filament – meist Kunststoff-Fäden – schmilzt. Durch den Druckkopf wird der flüssige Kunststoff ausgegeben und schichtweise auf das bewegliche Druckbett aufgebracht, wo er aushärtet.

Je nach Bauweise kann als Filament auch Metall, Kunstharz, PLA, ABS oder Keramik verwendet werden – es wird entweder geschmolzen, gehärtet oder verklebt. Die gleichzeitige Verwendung mehrerer verschiedener Werkstoffe wird derzeit noch erprobt.

Übrigens: Als einer der ersten serienmäßigen Hersteller von 3D Druckern in Deutschland hat Conrad mit seiner Marke renkforce eine Reihe hochmoderner FDM-Geräte auf den Markt gebracht, die mit ihrem Preis-Leistungs-Verhältnis, vergleichsweise günstigem Zubehör und einfacher Bedienbarkeit überzeugen.

Stereolithografie

Bei der Stereolithografie wird flüssiges Kunstharz als Werkstoff verwendet. 3D Drucker, die diese Technik nutzen, härten durch UV-Laserstrahlen schichtweise bestimmte Bereiche innerhalb eines Behälters mit flüssigem Kunstharz. Ist eine Schicht entsprechend der Modellvorgaben ausgehärtet, senkt sich das Druckbett ab und die nächste Schicht wird gehärtet. Das fertige Objekt muss anschließend unter UV-Licht vollständig aushärten. Da diese Technik aufwendiger und technisch anspruchsvoller ist, ist sie im Hobby-Bereich wenig verbreitet.

Vorteile: Stereolithografie verwendet Kunstharz – für bestimmte Zwecke wie die Nachbildung von Objekten eignet sich dieses Material besser als einfacher Kunststoff.

Darüber hinaus finden weitere Techniken Anwendung, darunter das selektive Laserschmelzen und Elektronenstrahlschmelzen, welche beide mit Metallen als Werkstoff arbeiten, das selektive Lasersintern, bei dem Kunststoff, Keramik und Metalle verwendet werden können, das Digital Light Processing für flüssiges Kunstharz und das Polyjet Modeling für Kunststoff und Kunstharz. Durch die komplexeren technischen Anforderungen sind diese Varianten von 3D Druckern jedoch eher in der Industrie und im Handwerk zu finden.

 

Zubehör für 3D Druck: 3D Scan und CAD-Software

Jeder 3D Drucker arbeitet computergesteuert, benötigt also numerische Informationen in Form eines virtuellen Modells zu den Objekten, die gedruckt werden sollen. Dieses Modell kann auf zwei Wegen erstellt werden: durch 3D Scan oder die Neumodellage mit Hilfe von CAD-Software.

 

3D Scanner ermöglichen ein Abbild der Realität

Erste Shops bieten es bereits an: das „Foto 3.0“. Sie stellen sich vor einen 3D Scanner, dieser erzeugt ein Computermodell von Ihnen – detailreich bis hin zum Faltenwurf des Shirts – und ein 3D Drucker druckt es in annähernd beliebigem Maßstab aus. Ein Mini-Ich für die Vitrine. Für Privatanwender sind 3D Scanner in kleinem Format interessant, doch ergeben sich auch hiermit vielfältige Möglichkeiten: Die fehlende Schraube, der Griff für den Schrank, der Zahnputzbecher und vieles mehr kann exakt kopiert und einfach ausgedruckt werden. Benötigt wird neben der Hardware nur eine leistungsstarke Scan-Software, die in der Regel mitgeliefert wird.

Computermodelle für den 3D Druck mit CAD-Software

 

Computermodelle für den 3D Druck mit CAD-Software

Dreidimensionale Objekte können auch ohne ein reales Vorbild erstellt werden. CAD-Software (Computer-Aided Design) ermöglicht die  Erstellung jedes denkbaren Modells.  Voraussetzung hierfür ist eine gute Kenntnis der Software – und die nötige Kreativität. Einsteiger-Software für Computermodelle liefert Hilfestellungen, um sich dem Thema in der Praxis zu nähern.

Step 1: Nutzen Sie drei Wege für Ihre Modellierung
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Step 2: Vorlage anpassen, bearbeiten und optimieren
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Ersatzteile und Nachrüstungen für 3D Drucker

Für die meisten 3D Drucker und fast jeden FDM-Drucker ist Zubehör erhältlich, das schier unbegrenzte Möglichkeiten zur individuellen Anpassung bietet. Von Bausätzen für 3D Drucker zum selbst Montieren über das Nachrüsten von Extrudern bis hin zu cloudfähigen, externen Steuerelementen und Fräs- oder Gravur-Aufsätzen sind der technischen Kreativität so gut wie keine Grenzen gesetzt. Ist ein Umbau einmal weniger erfolgreich, sind Ersatzteile verfügbar, die insbesondere bei FDM-Druckern vergleichsweise günstig nachgekauft werden können.