Dem 3D-Druck gehört die Zukunft und somit all jenen, die sich jetzt schon damit beschäftigen und entsprechende Geschäftsideen entwickeln. Kalani K. Hausman und Richard Horne liefern Ihnen dafür alle Informationen, die Sie brauchen: angefangen bei den unterschiedlichen Typen von 3D-Druckern über die verschiedenen Methoden des Modellentwurfs mittels Software, 3D-Scanner oder Photogrammetrie bis zu den Materialien wie Plastik, Beton, Wachs, Glas, Metall oder Schokolade. Lernen Sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks kennen, ob im medizinischen Bereich (künstliche Organe, Prothesen), in der Herstellung von Waren wie Kleidung, Spielzeug und Möbeln oder sogar in der Lebensmittelindustrie. Drucken Sie Prototypen Ihres Produkts, um es vor der Produktion zu perfektionieren, und bauen Sie Ihren eigenen sich selbst druckenden 3D-Drucker!
Kalani K. Hausman verfugt uber 20 Jahre Erfahrung als Enterprise-Architekt und IT-Berater und forscht derzeit an der Texas A&M University zum Thema 3D-Druckmaterialien. Richard Horne (RichRap) arbeitet seit 20 Jahren als Ingenieur, Marketingfachmann und Produkdesigner in der Elektronikindustrie. Er ist am RepRap-Projekt beteiligt und vermittelt uber seinen Blog zahlreiche Ideen, um 3D-Druck fur jedermann verstandlich zu machen.
Einführung 17
Über dieses Buch 17
Törichte Annahmen 17
Symbole in diesem Buch 18
Wie dieses Buch aufgebaut ist 19
Wie es weitergeht 20
Teil I 3D-Druck Die ersten Schritte 21
Kapitel 1 Wie 3D-Drucker zur modernen Fertigung passen 23
Additive Fertigung Einführung 24
Definition der additiven Fertigung 25
Der Vergleich mit der traditionellen Fertigung 26
Die Vorteile der additiven Fertigung verstehen 30
Anwendungen des 3D-Drucks 35
Die Arbeit mit RepRap 35
Kapitel 2 Verschiedene Arten des 3D-Drucks 37
Die grundlegenden Formen der additiven Fertigung 38
Fotopolymer 38
Granulat 42
Laminierung 45
Schmelzschichtmodellierung (Fused Deposition Modeling, FDM) 47
Spezielle Formen der additiven Fertigung 48
Fertigung mit unterschiedlichen Materialien 48
Farbdruck 49
Grenzen der aktuellen Technologien 51
Produktionsgeschwindigkeiten 51
Größenbeschränkungen 51
Einschränkungen des Objektdesigns 52
Materialeinschränkungen 53
Kapitel 3 Anwendungen für den 3D-Druck 55
Objekte direkt per 3D-Druck erstellen 56
Schnelles Prototyping 56
Direkte digitale Fertigung 58
Wiederherstellung und Reparatur 59
Die Fertigung von Morgen 3D-Druck 61
Haushaltswaren 62
Gebäude 62
Vollständiges Recycling 64
Formen und Gießen mit 3D-Druck 66
Verlorene Formen 66
Gesinterte Metalleinbringung 67
Künstlerische Noten und Personalisierung 67
Medizinische Implantate 67
Personalisierung von Objekten 68
Kleidung und Textilien 69
Bereitstellung von Technologie an strategischen Standorten 70
Militärische Fertigung 71
Im Weltraum 72
Teil II Ressourcen für den 3D-Druck 75
Kapitel 4 Materialien für den 3D-Druck 77
Extrudierte stranggepresste Materialien 78
Thermoplaste 78
Experimentelle Materialien 83
Extrudierte Alternativen 84
Granulat 85
Kunststoffpulver 85
Zucker und Salz 86
Metallpulver 86
Sand und natürliche Granulate 88
Lichtgehärtete Harze 88
Bioprinting 89
Bioprinting für Lebensmittel und tierische Produkte 90
Ersatz für Gewebe und Organe 91
Alternative Materialien 91
Recycelte Materialien 92
Nahrungsmittelhaltbarkeit 93
Versorgung von Menschen 94
Kapitel 5 Quellen für 3D-Druck-Objekte 95
Objektverzeichnisse 95
Verzeichnisse von Anbietern 96
Community-Verzeichnisse 97
Design auf dem Computer 99
Objekte einscannen 102
Strukturen aus Fotos erfassen 105
Vorbereitung von Modellen auf den Druck 109
3D-Modell-Viewer 109
Mesh-Modellierer 110
Mesh-Reparaturwerkzeuge 111
Teil III Die gewerbliche Seite des 3D-Drucks 113
Kapitel 6 Ausrichtung des 3D-Drucks an die Marktanforderungen 115
Demokratisierung der Herstellung 115
Abgeleitete Designs 116
Kunstgegenstände aus Museen 116
Modelle erstellen 117
Private Shops 120
Ein einzigartiges Design 121
Herstellung eines einmaligen Produkts auf Anforderung 123
Unmögliche Objekte 124
Neue Tools 126
Mehr als nur massive Bausteine 126
Ein Werkzeug für ein Werkzeug 127
Kapitel 7 Auswirkungen des 3D-Drucks auf herkommliche Geschäftsbereiche 131
Umwandlung der Fertigung 131
Verlagerung der Produktionslinien 132
Verkürzung der Fertigungskette 134
Lokale Fertigung 135
Wegfall traditioneller Freigabezyklen 135
Probleme mit dem geistigen Eigentum 136
Bedrohter Schutz des geistigen Eigentums 137
Übertragung der gesetzlichen Haftung 139
Nutzung abgelaufener Patente 140
Innovationen in Bezug auf geistiges Eigentum 141
Schutz der Rechte auf geistiges Eigentum 142
Ethische Kontrollen 142
Kapitel 8 3D-DruckForschungsübersicht 145
Grundlegende Technologien 145
Werkzeuge für den Unterricht 145
Die 3D-Druckoptionen erweitern 147
3D-gedruckte Elektronik 148
Funktionale Designs schaffen 148
Drohnen, Roboter und militärische Anwendungen 149
Von-Neumann-Maschinen 150
Erweiterte Materialauswahl 151
Ausstattung langer Weltraummissionen 152
Möglichkeiten in der Medizin 154
Teil IV Private 3D-Drucker verwenden 155
Kapitel 9 3D-gedruckte Kunst 157
Ziergegenstände für den Körper 157
Individualisierung der Umgebung 158
Die eigene Kreativität wiederentdecken 159
Abstraktes visualisieren 162
Kapitel 10 3D-Drucker für den Verbraucher 167
3D-Drucker mit kartesischem System 167
Delta-Optionen 171
Fertigung unter Verwendung von Polarkoordinaten 174
In Entwicklung befindliche Varianten 176
Kapitel 11 Ein RepRap für Sie 179
Ihre Anforderungen an einen 3D-Drucker 179
Brauche ich einen RepRap oder einen anderen Drucker? 180
Kaufe ich einen fertigen 3D-Drucker oder einen Bausatz? 181
Offen, geschlossen und unter Lizenz 182
Auswahl eines 3D-Drucker-Designs 184
RepRap-Designs 184
3D-Drucker-Bausätze für den Privatgebrauch 189
Die experimentellen Designs 192
Weitere Maschinenkonstellationen 193
Auswahl des Druckmediums 193
Thermoplast 193
PLA/PHA-Kunststoff 194
ABS 198
Paste 198
Bauteile 200
Der Rahmen 200
Der Extruder 200
Druckplatte 203
Steuerelektronik 205
Software 205
Teil V Einen RepRap-3D-Drucker bauen 209
Kapitel 12 Montage der Bauelemente 211
Materialien finden 211
Bausätze 211
Eigenbeschaffung 214
Selbst drucken 214
eBay 215
Druckteile für die Montage der Maschine 215
Die Bewegung der Maschine verstehen 215
Bewegung entlang der Z-Achse 216
Bewegung entlang der X- und Y-Achse 220
Bau der Rahmenstruktur 222
Montage des Y-Achsen-Rahmens für den Prusa i3 227
Montage der beweglichen Achse 228
Montage der beweglichen Y-Achse des Prusa i3 231
Montage der beweglichen Z- und Y-Achsen des Prusa i3 233
Verbindung der Z-, X- und Y-Achsen 236
Die Home-Position einstellen 236
Kapitel 13 Die Steuerelektronik des RepRap 239
RepRap-Elektronik ein Überblick 239
RAMPS 240
RAMBo 240
Sanguinololu 241
Minitronics 241
RUMBA 242
Elefu-RA V3 243
Megatronics 243
Elektronik für Ihren RepRap-3D-Drucker 245
Montagevorbereitung für die Elektronik 246
Modulare Komponenten, Sensoren und Motoren 253
Drucken ohne Computer 253
Motor-Antriebsmodule 253
Auswahl der Module für die Positionssensoren 256
Die erforderliche Stromversorgung 257
Lüfter und Beleuchtung 260
Verdrahtung und Anschlüsse bei RepRap-Druckern 262
Firmware-Konfiguration 263
Firmware-Konfiguration für den Prusa i3 265
Die Marlin-Firmware in die RAMPS-Elektronik hochladen 270
Kapitel 14 Montage des RepRap-Extruders und Aufrüstung des RepRap-Druckers 273
Thermoplast-Extrusion 273
Montage des Extruders und des Hot-Ends für den Prusa i3 279
Anbau des Faden-Fördermechanismus an die Motorwelle 280
Montage des Zwischenraddrucklagers für den Extruderantrieb 281
Anbringung des J-Kopf-Hot-Ends 281
Anbau des montierten Extruders am X-Wagen 282
Verdrahtung des Extruders an die RAMPS-Elektronik 282
Spritzen- und pastenbasierte Extrusion 283
Mehrfarbige Drucke 286
Betrieb und Upgrades des Extruders 292
Ein blockiertes Hot-End oder einen Extruder reparieren 293
Ein Extrudersortiment beschaffen 295
Extruder mit Lüftern kühlen 297
Kapitel 15 Software und Kalibrierung 301
Software für das 3D-Design und Modellressourcen 301
Design-Software 306
Überprüfung von Modellen mit netfabb 308
Slic3r 308
Slic3r konfigurieren 310
Modellverarbeitung mit Slic3r 313
Den 3D-Drucker kalibrieren 320
Nivellierung der Druckplatte 322
Einstellung der Hot-End-Temperaturregelung 323
Kalibrierung der Extruderdistanz 323
3D-gedruckte Objekte 327
Vasen, Töpfe und Tassen drucken 331
Große einteilige Objekte drucken 333
Winzige oder stark detaillierte Objekte drucken 334
Viele Objekte gleichzeitig drucken 335
Verbesserung der Druckqualität 335
Teil VI Der Top-Ten-Teil 337
Kapitel 16 Zehn Möglichkeiten, wie das schnelle Prototyping die traditionelle Fertigung verandern wird 339
Schnelle Marktreife 339
Abschaffung der Massenproduktion 339
Verschiebung des Transportsektors 340
Verbrauch alternativer Materialien 340
Geringerer Materialbedarf 341
Umweltfreundlichkeit 341
Verschleiß vermeiden 341
Wegfall der Universalanfertigungen 342
Herstellen, was Sie wollen 343
Alles, was man zum Leben braucht 344
Kapitel 17 Zehn Beispiele für direkte digitale Herstellung und Personalisierung 345
3D-gedruckte Lebensmittel 345
Druck von Gewebe und Organen 345
Biologische Repliken 346
Herstellung von Kleidung und Schuhen 346
Personalisiertes Kunsthandwerk 347
Hollywood wird noch spektakulärer 347
Baukörper erstellen 347
Der Himmel ist nicht genug 348
Roboterbau 348
3D-Drucker drucken 349
Kapitel 18 Zehn unmögliche Designs, die mit der additive Fertigung geschaffen wurden 351
Personalisierte Objekte 351
Medizinische Implantate 351
Selbstreplizierende Roboter 351
Gedruckte Flugzeuge 352
Herstellung nach Bedarf und vor Ort 353
Benutzerdefinierte Objekte im Weltraum herstellen 353
Gedrucktes Finger-Food 353
Vor Ort hergestellte Objekte 353
Körperteile 354
Individuelle Medikamente 354
Stichwortverzeichnis 355
