Der Drucker

Im folgenden Artikel geht es darum, den Aufbau eines 3D-Druckers zu verstehen, am besten anhand von Bildern. Hier geht es ersteinmal nur um den Aufbau, die genauen Schritte, um von einer Idee zu einem gedruckten Objekt zu kommen, wird in den weiteren Artikel erklärt, um ein möglichst fundiertes und genaues Verständnis zu bekommen, damit man von Grund auf weiß, um was es geht.

Hier ersteinmal eine Gesamtansicht eines solchen Gerätes. Insgesamt besteht es aus 3 sogenannten Achsen, nämlich X, Y und Z. Ein Motor bewegt den Druckkopf von rechts nach links, das ist die X-Achse, ein Motor von vorne nach hinten, das ist die Y-Achse und in diesem Falle hier fahren zwei Motoren gleichzeitig (rechts und links angebaut) den Druckkopf gleichmäßig hoch und runter. Eine von zwei Motoren gleichzeitig bewegte Achsen nennt sich Gantry.

An folgendem Bild erkennt man genauer, das beispielsweise die X-Achse über einen Motor und Riemen bewegt wird, in Z-Richtung wird eine Spindel verwendet. Außerdem erkennt man einen sogenannten Endschalter. Dieser bewirkt, dass der Drucker beim Start jede Achse in negative Richtung fährt, erreicht er bei der jeweiligen Achse den Endschalter, so weiß er, dass er das negative Ende dieser Achse erreicht hat und hier quasi die Nullposition für diese eine Achse ist. Da der jeweilige Endschalter verschiebbar ist, kann man die Nullposition für alle 3 Richtungen sehr genau mechanisch definieren.

Der Druckkopf wird also mit den 3 Achsen im Raum bewegt, er kann an jede beliebige Position gefahren werden, optimalerweise stoppt er jedoch z.B. wenn er tiefer als die sichtbare Aluplatte fahren soll. Auf diese Platte wird quasi der Druck vollzogen. Dazu wird (hier im Bild senkrecht oben aus dem Bild herauslaufend) ein sogenanntes Filament über einen Motor eingezogen, dann in eine kleine Röhre namens Extruder geschoben, hier erhitzt und dann durch die kleine Düse namens Nozzle am untersten Ende auf die Basisplatte gespritzt. Damit das erhitzte Plastik gleich wieder abkühlt und nicht weich bleibt, pustet ein kleiner Lüfter sofort kühle Luft am kurz zuvor aufgebrachten Plastik vorbei.

Hier nochmal eine Rolle mit 1kg Filament im Bild zu sehen. Dieses Filament gibt es in verschiedenen Stärken, es muss natürlich zum Innendurchmesser des Extruders passen. Ansonsten ist die Farbauswahl sehr groß, von transparent bis nachtleuchtend!

Die Motoren werden generell über eine Elektronik auf einer etwas größeren und mittels Ventilator gekühlten Platine mit Strom versorgt. Genauer genommen bekommen diese Befehle zum Vor- und Zurückfahren. In folgendem Bild sieht man die sogenannten Schrittmotortreiber, also die Schnittstellen zwischen normaler Elektronik und Leistungselektronik zum bewegen der Motoren.

Die Befehle zum Vor- und Rückwärtsfahren der jeweligen Motoren kommen aus einer zweiten Platine, die ein Display, einen Bedienknopf und seitlich die Möglichkeit hat, eine handelsübliche SD-Karte einzustecken. Welchen Sinn diese hat, wird im nächsten Artikel erklärt.