Kartesische Drucker

Kartesische Drucker sind grundsätzlich die meisten FDM-Drucker, beispielsweise auch der Prusa i3. Der Name kommt von dem kartesischen Koordinatensystem, welches die Drucker benutzen, um den Extruder zu positionieren. Dies bedeutet, dass der Drucker drei orthogonale Achsen besitzt: die X-, Y- sowie Z-Achse.

Dabei bewegt sich oftmals das Druckbett nach oben und unten entlang der Z-Achse und der Extruder bewegt sich nach recht und links auf der X-Achse sowie nach vorne und hinten auf der Y-Achse.


Abbildung: Bewegung der Achsen eines kartesischen Druckers

Bildquelle: researchgate/ Lizenz: CC BY 4.0

Allerdings sind auch andere Varianten möglich, bei dem Prusa-i3-Modell zum Beispiel ist das Druckbett auf der Y-Achse verschiebbar, der Extruder auf der X-Achse und die Halterung des Extruders auf der Z-Achse.

Der kartesische Drucker ist der am häufigsten verwendete Druckertyp. Bei diesem Druckertyp hat jede Achse ihren eigenen Steppermotor und ist somit komplett unabhängig und kann sich frei bewegen. Dadurch wird die Fehlersuche vereinfacht, und ein Problem ist schneller zu finden. Das Austauschen einzelner Achsen oder Motoren ist zudem relativ einfach, nur muss bei dem Zusammenbauen darauf geachtet werden, dass alles wieder achsensymmetrisch ist. Des Weiteren ist diese Methode beim Drucken sehr präzise.

Durch die vielen Einzelteile gibt es aber auch spezielle Probleme. Einerseits ist der Verschleiß durch das relativ hohe Gesamtgewicht sowie die höhere Anzahl an Teilen stärker als bei anderen Modellen. Andererseits ist dieser Druckertyp auch nicht die schnellste Variante, da sich alle Einzelteile zuerst in Position bringen müssen.


CoreXY-Drucker

Der CoreXY-Drucker ist eine besondere Variante der kartesischen Drucker. Bei diesem Modell gibt es zwei fest eingebaute Motoren, welche über Bänder und Zahnriemen den Extruder auf der XY-Achse bewegen können, daher auch der Name. Drehen sich die Motoren in die gleiche Richtung, bewegt sich der Extruder auf der X-Achse, wenn sie sich in unterschiedliche Richtungen drehen, bewegt sich der Extruder entlang der Y-Achse. Wenn sich einer der Motoren nicht bewegt, bewegt sich der Extruder diagonal. Die festverbauten Motoren reduzieren deutlich das Gewicht auf den Extruder bzw. die Halterungen davon. Zusätzlich arbeiten die Drucker besonders schnell.

 


Abbildung: Mechanismus eines CoreXY-Druckers

Bildquelle: entnommen aus der Halenia-Simulation / Lizenz CC BY-SA & GFDL 1.2

Delta Drucker

Delta Drucker bestehen aus einem Zylinder als Druckbett und einem Extruder, welcher von drei Armen (Holmen) gehalten wird. Diese Holme lassen sich einzeln bewegen und ermöglichen es so, den Extruder an jeden Punkt in dem Zylinder zu positionieren. Die Holme werden über Höhenvariation gesteuert und heißen deshalb Holme A, B und C. Dies führt nun dazu, dass unsere G-Code-Datei erst einmal übersetzt werden muss. Denn G-Code-Dateien übermitteln die Informationen als X-, Y- und Z-Koordinaten. Der große Vorteil dieser Variante ist, dass man hier einen Bowden-Extruder, quasi nur das Hotend, verbauen kann und der 3D-Drucker dadurch extrem schnell druckt. Oftmals wird diese Bauweise für große Drucker und breite Extruder verwendet, mittlerweile gibt es aber tischgroße Varianten.

 

Abbildung: Bewegung der Achsen eines Delta-Druckers

Bildquelle: researchgate/ Lizenz: CC BY 4.0


Polardrucker

Polardrucker sind den kartesischen Druckern sehr ähnlich. Auch bei diesem Gerät kommt der Name durch das verwendete Koordinatensystem. Hier wird ein Polarsystem, also ein kreisförmiges Gitter benutzt. Anders als beim kartesischen Drucker werden hier nicht über Punkte auf X-, Y- und Z-Achse die Position bestimmt, sondern über Winkel und Längen. Das hat zur Folge, dass das Druckbett bei dieser Variante rund ist, ähnlich wie beim Delta Drucker, und rotiert, während sich der Druckkopf nach rechts, links sowie oben und unten bewegen kann. Durch das rotierende Druckbett ist diese Variante hervorragend für spiralförmige Drucke geeignet. Das Hauptproblem an diesem Drucker ist, dass die Genauigkeit abnimmt, je weiter wir uns von der Mitte entfernen.


Abbildung: Beispiel eines Polardruckers

Bildquelle: Nessie / Lizenz: CC BY 4.0


Hybride Drucker

Hybride Drucker sind eine Kombination von additiven Methoden (3D-Druck) und subtraktiven Methoden (also das Entfernen von Material wie z. B. bei CNC-Bearbeitung oder beim Fräsen) in einem. Es ist ein Drucker, der den Austausch von Werkzeugen für die Erstellung von Modellen ermöglicht. Im Falle von einem FDM-Drucker, welcher Subtraktionsköpfe benutzt, haben die meisten der Drucker normalerweise eine kartesische Struktur. Es gibt jedoch auch andere Fälle, wie z. B. der Drucker aus dem „Project Kraken“, der auf einem Roboterarm basiert, welcher in der Lage ist, sowohl Material hinzuzufügen, als auch Material zu entfernen, so dass es sich um einen hybriden Fertigungsprozess handelt. Bei dem Kraken-Drucker handelt es sich um den weltweit größten hybriden 3D-Drucker, welcher in der Schweiz entwickelt wird und von der EU gefördert wird. Weitere Informationen hierzu sind auf der Webseite des Projekts vorhanden. Diese Varianten des 3D-Drucks sind jedoch durch ihre Komplexität und hohe Menge an Teilen deutlich teurer als die anderen Modelle.


Foodprinter

Foodprinter sind erstaunlicherweise auch 3D-Drucker. Ein bekanntes Modell, welches einige von uns vielleicht schon einmal gesehen haben, ist ein Pancakemaker/Pancakedrucker. Dieser Drucker druckt für uns frische Pancakes und je nach Modell ist auch möglich, ein genaues Design festzulegen, zum Beispiel ein Gesicht, geometrische Formen oder andere Objekte. Auch gibt es einen Marzipandrucker von der deutschen Firma print2taste, welcher kunstvolle Gebilde aus Marzipan druckt. Weitere Modelle sind bereits in Entwicklung, so arbeitet Barilla an einem ausgereiften Nudeldrucker oder Katjes an einem Drucker für Gummibärchen.

 

Abbildung: Lebensmitteldrucker für Zeichnungen auf Kuchen, Lebkuchen und Keksen. Wird von Besitzern kleiner Unternehmen oder Hausmannskost verwendet. Fertiger Lebkuchen in Herzform mit aufgedrucktem Muster.