Wer also $1500, ein Paypal-Konto, Geduld ( Lieferung ist September
2014 geplant, aber 3-6 Monate Verzug sind nicht ungewöhnlich ) hat, sowie eine gute Hausratsversicherung ( computergesteuerter Propangas-Brenner ) dem erschliessen sich neue Möglichkeiten.
Es wimmelt zwar auf Kickstarter & Indiegogo derzeit von me-too Makerbots D.h. Fused Deposition Modeling. Alternativen waren aber schon erfolgreich. Wie der ursprüngliche Stereolitographie-Drucker
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mit satter $3Mio Finanzierung.
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Vorseriengeräte sind schon bei einigen (fachkundigen) Journalisten aufgeschlagen die zufrieden waren. Das Gerät ( $3,299 + Zoll und Versand aus USA ) baut kleiner aber mit höherer Auflösung als ein Makerbot. Betriebskosten wohl auch höher.
Aus irgendwelchen Gründen kommt mit dem $1500 Gerät zwar Propanbrenner, hat aber nichts mit der Maschine zu tun. Es wird externer Ofen verwendet.
Das Bauteilteil wird aus Metallpaste a la Makerbot verspritzt und die dann in separatem Ofen in Metall umgeformt. Ähnlich Herstellung von Ferrit, aber es scheint hier ziemlich echtes Metall rauszukommen. Hauptproblem Schrumpfung 10 - 30%
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Das Bauteil kann zwar 6x6x6cm max sein, Hauptanwendung aber wohl miniaturisierte Teile.
Emaillieröfen gibts zwar gebraucht bei ebay, das wären die offiziellen Geräte:
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ist auch einer der Anbieter der Pampe die es in Varianten Kupfer Gold Stahl Messing usw gibt. Vermutlich mit unterschiedlich hohen Temperatur- anforderungen.
Ähnlich wie Ferrit scheint es auch nichtleitenes Material ( Keramik ? ) als Isolator zu geben. Das wird dann für Elektronik interessant. Was es wohl (noch-)nicht gibt ist Pampe aus der man Hartmagnete machen kann, vgl. Gummimagnet.
Erinnert mich an die ersten Resultate vor rund 20 Jahren, die bei EOS rumgezeigt wurden. Da sind die Patente dann wohl auch abgegniedelt...Dann kommt ja noch einiges. Am schönsten war der starch-n-egg - Drucker. Mißlungenge Teile konnte man sich aufbraten... :)
Da wird dann die Delta-Variante mit den Magnetkugelgelenken wechselwirkend...
EOS hat damals eine relativ niedrig schmelzende Legierung mit nem IR-Laser gesintert. Um da nicht alles mit dem Laser machen zu müssen, wird das Substrat bis kurz unter den Schmelzpunkt vorgewärmt - vielleicht dafür der Propanbrenner?
Anschließend wurde das noch sehr poröse Material in eine flüssige Schmelze gelegt, die durch Kapillarwirkung auf genommen wird.
Man kann das Granulat z.B. aus Edelstahl oder einer Bronze machen, die man mit einer niedriger schmelzenden Schicht bedeckt. Die aufzusaugende Schmelze müßte dann erstmal einen noch niedrigeren Schmelzpunkt haben. Die Materialeigenschaften sind dann recht komplex.
wenn Metallpulver gesintert wird gibt es wohl immer Schrumpfung.
Der Satz "The following shrinkage rates are based on flat strips. Thicker pieces and 3D forms may shrink less." deutet aber darauf hin das die Schrumpfung auch noch abhängig von der Form sein könnte und innerhalb eines Werkstücks nicht gleichmässig sein muß.
Es ist wohl das gleiche Problem wie mit Keramik. Ein Grünling (heißt wirklich so) ist ein Bauteil aus Keramik, das noch seine ganzen Bindemittel enthält. Das hat den Vorteil, dass so ein Grünling mit ganz normalem und einfachem Werkzeug bearbeitet werden kann. Nachteil: richtig stabil ist so ein Teil noch nicht. Ist also sehr empfindlich.
Diese Bindemittel werden bei hohen Temperaturen vollständig ausgetrieben. Entsprechende Bindemittel zu finden, ist eine Kunst für sich; in früheren Zeiten hat man gerne bestimmtes Fischöl verwendet. Nimmt man "normale" organische Substanzen, dann verkoken diese anstatt sich aus dem Gefüge zu verabschieden. Das ergibt unangenehme Lunker im Gefüge, die das Teil komplett unbrauchbar machen können.
Sind die Bindemittel raus, sind die Teile nicht nur empfindlich, sondern superempfindlich. Jetzt muss die Temperatur noch höher getrieben werden. So hoch, dass allmählich Diffusions- und damit Sinterprozesse einsetzen. Die Körner rücken im Zuge dessen näher zusammen. Sie füllen die vom Bindemittel zurückgelassenen Hohlräume auf.
Aus diesem Grund ist es von besonderer Bedeutung, dass der Werkstoff des Grünlings so homogen wie irgend möglich hergestellt wird und während der Verarbeitung auch homogen bleibt.
Ist das der Fall, hat man gute Voraussetzungen, relativ maßhaltige Teile zu produzieren, die keine bis nur wenig Nacharbeit benötigen. Allerdings darf man nicht übersehen, dass die hohen Sintertemperaturen das Teil weich werden lassen, weshalb das Werkstück dann leicht zu Kriechen anfangen kann. Was wo wie viel kriecht, hängt stark von der jeweiligen Geometrie und der Erfahrung des Konstrukteurs ab. Ausladende Strukturen werden dazu neigen, sich entsprechend der Schwerkarft nach unten zu biegen.
Ob nun Metall oder Keramik - will man mit Extrusionsdruckern wie dem Makerbot entsprechende Teile produzieren, dann muss auch noch die Oberflächenspannung beim Sintern berücksichtigt werden. Es werden ja nur Raupen aufeinander gelegt, die am Ende eine raue Oberfläche zurücklassen. Während des Sinterprozesses wird die Oberflächenspannung versuchen, das Ganze glatt zu ziehen, was nur mit irgendeiner Art der Verformung möglich ist.
Am Ende läuft's halt wieder mal konkrete Erfahrungswerte raus. Natürlich auch darauf, ob jemand überhaupt entsprechend gute Filamente anbieten kann, um damit die Grünlinge drucken zu können. Interessant wär's allemal.
Da sind die Sinterverfahren - bei dem dünne Metallpulverschichten durch einen Laser Schicht für Schicht aufgesintert werden - ihmo wesentlich masshaltiger. Bei z.B. shapeways kann man damit in Edelstahl und Silber drucken, wird toll, so ähnlich wie Aludruckguss.
Deckel paßt auf die Zuckerdose: war also bei den dort geforderten Toleranzen lösbar. Zudem ist es heute bis zu einem Punkt per Software kompensierbar mit entsprechender (nichtlinearer) Skalierung des Bauteils. Vorausgesetzt die Pampe ist über Jahre konsistent lieferbar.
Wenn heute bei 3D-Druckern wegen der der bei ABS gegenüber PLA etwas höheren Schrumpfung gejammert wird ( 1-2% ? ), dann ist das Verfahren absehbar nicht für Präzisionsteile a la Zahnräder geeignet. Aber wohl für viele bestehende Anwendungen gut genug. Die z.B. ätzen Kupfer-, Messingblech für Modellbau:
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Nominell kompatibel mit der Ausrüstung zum Leiterplatten-Ätzen, deshalb hab ich das Buch. Wird aber mit meiner Ausrüstung wohl langwierige Panscherei mit satter Unterätzung, habe deshalb bisher von praktischen Versuchen abgesehen.
Solche Gitterstukturen kann ein ABS-Makerbot zwar wohl auch, aber absehbar sind so filigrane Teile in Metall robuster. Der Bauraum des Metalldruckers ist mit 6x6cm zwar noch begrenzt. Aber da man durch anderes Material und wesentlich höhere Stärken als dünnes Blech mehr Festigkeit erreicht, dürfte er dafür schon attraktiv sein.
Der Anbieter ist kundig genug darauf hinzuweisen, daß das Anbieten der Pampe in Zukunft Teil seines Geschäftsmodells werden wird. Makerbot verdient nur einmal am Gerät, weil Hinz&Kunz ABS-Draht liefern können. Er muß hingegen wenig Metall-Drucker in Umlauf bringen und hat dann schon kontinuierlich Einkommen aus Verbrauchsmaterial für seine Marktnische.
Liegt vielleicht an der Prozeßgeometrie. In Schichtrichtung hat das Material mehr Freiheitsgrade als im schichtweisen Aufbau, wo immer wieder durch die Mechanik die Schichtdicke bis zur jeweiligen Schicht-Soll-Oberfläche hergestellt wird. Die Gründe werden aber vielfältig und ineinander verwoben sein.
Kann auch nach hinten losgehen. Kann ein Grund für User sein, es ev. erst mal nicht anzuschaffen bzw. es kann auch bald der billige Chinese mit Ersatzpampe auf den Markt kommen (bei den Tintendrucker ist das ja schon usus tortz verschlüsselter und wieder geknackter Dongles usw.), immer nur ne Frage wann die Nische so gross wird, das andere drauf aufmerksam werden...
Ob die wirklich sintern? Da wird doch eher per Laser aufgeschmolzen. Sintern würde wohl zu lange dauern. Was die Dinger kosten, wird aber Otto Normalverbraucher nicht zahlen wollen. Und ob man mit derart starken Lasern im Bastelkeller rumhantieren will - ich weiß nicht recht.
Mit den Extrusionsverfahren (z.B. Makerbot) ist man m.E. viel näher an Sinterverfahren dran. Man druckt den Grünling und steckt ihn dann zum Sintern in den Ofen. Das sollte auch für "Kleinanwendungen" eine tragbare Lösung sein.
Eigentlich sollte mit hoch gefüllten Filamenten das ärgerliche Ablöseproblem von der Unterlage verschwinden. Denn hoch schmelzende Werkstoffe haben üblicherweise nur eine sehr geringe Wärmdehnung. Es ist aber genau die Wärmedehnung, die zu so großen Spannungen im Werkstück führen, dass sie sich gerne von der Plattform lösen.
Bei der Gelegenheit: mein Makerbot generiert mit seiner ReplicatorG-Software per Haken setzen auch etwaige Stützstrukturen ganz automatisch. Ich habe mir deshalb einen Makerbot mit zwei Extrudern geleistet, weil ich dachte, dass man so die Stützstruktur mit wasserlöslichem Material machen könnte und die Hauptstruktur mit z.B. ABS. Dummerweise wird der 2. Extruder für die Stützstruktur überhaupt nicht unterstützt, so dass ich nun jedesmal ordentlich am Rumpopeln bin, um das Zeug wieder los zu werden. Gibt's da inzwischen eine ordentliche Lösung? Ich habe nämlich keine Lust, die Stütztstrukturen manuell zu konstruieren.
Das nennt sich Lasersintern. Letztlich ne Definitionsfrage: Sintern="Zusammenschmelzen von Kügelchen"
Ja gefährlich ist das. Allerdings ist der Preis wohl nur ne Frage wie teuer der Laser ist, das Pulver ist nicht teuer, da könnte man ja sogar mal anfangen den Feilabrieb zu sammeln :-). Mit den Lasern aus den DVD-Brennern kann man ja zumindest schon braune Muster in Holz brennen. Und gelegentlich mal ein Teil von shapeways machen zu lassen geht noch, da muss man nicht gleich 15TEur investieren .... ;-)
Spezialisten für solche Pampe gibt's schon lange auf dem Markt. Z.B. Doduco in Pforzheim, Haraeus, DuPont usw. Für keramische Pampe gilt das Gleiche mit anderen Herstellern. Sobald nur die Nachfrage groß genug ist, werden sie anfangen, statt Pampe Drähte mit z.B. 1,75 mm Durchmesser und thermoplastischer Matrix auf den Markt zu bringen. Noch ein Keramikofen dazu und schon kann man solche Teile auch per Makerbot und ähnlichen Geräten produzieren. Für besagte Firmen sollte das jedenfalls kein nennenswertes Problem darstellen. Wenn sie sehen, dass immer mehr 3D-Drucker mit Extrudern auf den Markt kommen, dann wird es nicht mehr lange dauern, bis sie selbst auf die Idee kommen, solche Drähte zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Mit entsprechend vielen Nachfragen könnte man diesen Prozess vielleicht etwas beschleunigen.
Na ja - vielleicht weichen mit dem Lasersintern die Begriffe ja langsam auf. Bisher war die Unterscheidung deshalb wichtig, weil man mit Sintern quasi Legierungen herstellen konnte, die sich im normalen Schmelzverfahren sofort entmischt hätten. So gesehen ist "Lasersintern" trotz des Schmelzprozesses dem richtigen Sintern aber dann doch recht ähnlich. In so dünnen Schichten produziert bekommt man wirklich sehr sinterähnliche Werkstücke "gebacken". Selbst wenn es zur Entmischung kommen sollte. Dann aber halt immer nur in winzigen Voluminas. Damit ist das Ganze dann vergleichbar mit Pulversintern.
Wohl wahr.
Ich hoffe derweil darauf, dass jemand metall- oder keramikgefüllte Drähte für Makerbot und Co auf den Markt bringt. Brennofen dazu - damit kann man RICHTIG sintern. Man wird dann aber mit einer Schrumpfung von schätzungsweise 20...50% rechnen müssen. Damit noch halbwegs präzise Teile hin zu bekommen, wird sicher eine besondere Herausforderung werden. Die Drahthersteller müssen für möglichst homogene Verhältnisse auch über die Produktions-Chargen hinweg sorgen. Die Konstrukteure müssen dafür sorgen, dass die Teile während des Sinterprozesses möglichst kraftfrei in der Luft hängen können, damit keine unkontrollierten Verformungen auftreten.
Naja, dsa ist die zeitgeistige Bedeutungsverschiebung, ein 3D-Drucker druckt ja auch nicht wirklich. Übrigens kam dieser Begriff (3D-Drucker) wohl von den Schichtaufbauern wie Z-Corp und so, wo man mit etwas Augenzudrücken noch von druckähnlichen Prozessen reden kann. Falls jetzt jemand auf die Idee kommen sollte, einen Laserdrucker geschmolzenes Tonerpulver mehrfach übereinander drucken zu lassen: Gibbet auch schon lange in der Literatur. Sogar in der Anwendung, das dann noch einmal mit feinem Sand zu bestäuben, mit Backpapier o.ä. abdecken, Bügeleisen drüber, und wenn das Muster vorher stimmte, hat man was in Braille gedruckt.
Spannend nun nur noch die Frage, ob es Pearl, Reichelt, Lidl oder Aldi sein wird, die den ersten Keksdrucker anbieten werden - ich erinner mich noch lebhaft an den Kulturschock, als in den 80ern das allererste Mal eine Free- und Shareware-CD bei der Quengelware unseres SPAR-Marktes aushing.
Und dann kommt auch bald der erste Biofood-Drucker mit mundgetöpfertem Multiextruder, betrieben mit einer Fahrraddynamobank. Freu mich schon auf das Quattro Stagioni-Filament!
Am Tue, 19 Nov 2013 23:14:41 +0100 schrieb Ulrich G. Kliegis:
Als CD muss das später gewesen sein, die Laufwerke im Rechner kamen erst in den 90ern in den breiten Einsatz.
;-)
Lutz
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