Glossar-Kategorie
Allgemein
Grundbegriffe rund um additive Fertigung, die sich keiner engeren Kategorie zuordnen lassen. Ein guter Einstieg, wenn du dich neu in das Thema einliest.
31 Begriffe in dieser Kategorie, alphabetisch sortiert.
anisotrop
Eigenschaft eines Werkstoffs oder Bauteils, dessen mechanische Kennwerte von der Belastungsrichtung abhängen. Bei FDM-Drucken ist die Festigkeit in Aufbaurichtung (Z) typischerweise geringer als in der Schichtebene (X/Y), weil die Polymerketten an den Schichtgrenzen weniger stark verschlungen sind als innerhalb eines extrudierten Strangs. Das Gegenteil ist isotrop: Spritzgussteile verhalten sich weitgehend richtungsunabhängig. Belastete FDM-Teile werden deshalb so auf dem Druckbett orientiert, dass Zug- und Biegekräfte in der Schichtebene verlaufen und nicht senkrecht dazu.
Anisotropie
Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften eines Bauteils. Bei FDM-Teilen ist sie ausgeprägt, da die Verbindung zwischen den Schichten (Z-Richtung) schwächer ist als der Materialzusammenhalt innerhalb einer Schicht (X/Y-Richtung). Ursache ist die unvollständige Interdiffusion der Polymerketten an der Schichtgrenze, weil der Kunststoff dort rasch unter seine Glasübergangstemperatur abkühlt. Höhere Drucktemperatur, geringere Schichthöhe und ein beheizter Bauraum verringern die Anisotropie. Pulver- und Harzverfahren wie SLS oder SLA erzeugen deutlich isotropere Bauteile als FDM.
Interdiffusion
Das Ineinanderfließen und Verschmelzen benachbarter Schichten oder Stränge durch wechselseitiges Eindringen der Polymerketten an der Grenzfläche. Maßgeblich für die Schichthaftung und damit die Festigkeit eines im Schmelzverfahren gedruckten Bauteils. Interdiffusion findet nur statt, solange das Polymer oberhalb seiner Glasübergangstemperatur bleibt; die verfügbare Zeit bestimmt, wie tief die Ketten in die Nachbarschicht wandern. Höhere Drucktemperatur und ein beheizter Bauraum verlängern dieses Zeitfenster, starke Bauteilkühlung verkürzt es. Unvollständige Interdiffusion ist die Hauptursache der Anisotropie von FDM-Teilen in Z-Richtung.
IR-Strahlung
IR-Strahlung (Infrarotstrahlung) ist elektromagnetische Wärmestrahlung mit Wellenlängen oberhalb des sichtbaren Lichts, etwa von 780 Nanometern bis 1 Millimeter. Sie wird von dunklen Oberflächen stärker absorbiert als von hellen und dient in manchen Druckverfahren als Wärmequelle. Beim Multi Jet Fusion verschmelzen IR-Lampen das Kunststoffpulver dort, wo zuvor ein dunkles, stark absorbierendes Fusing Agent aufgedruckt wurde; deshalb sind MJF-Teile grau bis schwarz. Beim SLS halten IR-Strahler das Pulverbett knapp unterhalb der Schmelztemperatur, damit der Laser nur wenig Energie zuführen muss.
Kfz-Innenraum
Der Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs (Kfz) mit Bauteilen wie Armaturenbrett, Verkleidungen, Bedienelementen und Halterungen. Im 3D-Druck ein typisches Einsatzgebiet für maßgefertigte Ersatz-, Funktions- und Designteile, etwa Befestigungsclips, Blenden, Smartphone-Halter oder nicht mehr lieferbare Teile älterer Fahrzeuge. Entscheidend ist die Wärmeformbeständigkeit des Materials: In der Sonne geparkte Fahrzeuge erreichen im Innenraum über 70 °C, sodass sich PLA (Glasübergangstemperatur bei etwa 60 °C) verformen kann. Geeignet sind ABS, ASA, PETG oder Polyamid.
Lackieren
Farbliches Beschichten eines Druckteils mit Lack zur optischen Gestaltung und zum Oberflächenschutz. In der 3D-Druck-Nachbearbeitung erfolgt es meist nach Schleifen und Grundieren: Ein Füllprimer verschließt die sichtbaren Schichtlinien, anschließend wird mit steigender Körnung (etwa 240 bis 600) glatt geschliffen. Acryllacke haften auf PLA, PETG und ABS zuverlässig; stark lösemittelhaltige Lacke können manche Kunststoffe anlösen und werden deshalb vorab an einem Reststück getestet. Eine Lackschicht schützt PLA zudem vor UV-Strahlung und Feuchtigkeit.
Layergrenzen
Layergrenzen sind die Trennlinien zwischen den einzelnen gedruckten Schichten eines Bauteils. Sie sind an der Oberfläche als feine Rillen sichtbar; ihre Ausprägung hängt direkt von der Schichthöhe ab, die im FDM-Druck meist zwischen 0,1 und 0,3 mm liegt. Quer zur Aufbaurichtung sind sie mechanische Schwachstellen, weil die Schichten dort nur durch thermische Verschweißung verbunden sind: Zugbelastung in Z-Richtung führt deshalb früher zum Bruch als Belastung in der Druckebene. Sichtbare Linien lassen sich durch Schleifen oder chemisches Glätten (etwa mit Aceton bei ABS) reduzieren.
Lehren
Lehren sind Prüf- und Messhilfen zur schnellen Kontrolle von Maßen, Toleranzen oder Geometrien an Bauteilen, etwa Grenzlehren oder Bohrlehren. Sie liefern keinen Messwert, sondern nur die Aussage, ob ein Maß innerhalb der Toleranz liegt: ein Gut-Schlecht-Vergleich ohne aufwendige Einzelmessung, bei Grenzlehren über eine Gutseite und eine Ausschussseite. Im 3D-Druck werden Lehren häufig selbst gedruckt, etwa als Bohr- oder Positionierlehren für die Montage. Gedruckte Lehren aus PLA oder PETG sind schnell verfügbar, verschleißen aber schneller als gehärteter Lehrenstahl und eignen sich daher vor allem für Prototypen und Kleinserien.
Maker
Maker sind Hobby- oder DIY-Anwender, die 3D-Druck und verwandte Technologien wie Lasercutter, CNC-Fräsen oder Mikrocontroller für eigene Projekte nutzen. Der Begriff steht für die Selbermacher-Kultur im privaten und semiprofessionellen Umfeld. Die Maker-Bewegung hat die Verbreitung günstiger Desktop-FDM-Drucker stark vorangetrieben: Das Open-Source-Projekt RepRap lieferte ab 2005 die technische Grundlage vieler heutiger Geräte. Maker arbeiten oft in offenen Werkstätten (Makerspaces, FabLabs) mit gemeinsam genutzten Maschinen und tauschen Druckvorlagen als STL-Dateien über Plattformen wie Thingiverse oder Printables aus.
Maßhaltigkeit
Maßhaltigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines gedruckten Bauteils, die im Modell vorgegebenen Maße und Toleranzen über den gesamten Prozess hinweg einzuhalten. Sie umfasst neben der unmittelbaren Druckgenauigkeit auch die Maßstabilität nach Abkühlung und Nachbehandlung. Hauptursachen für Abweichungen sind die Schwindung des Kunststoffs beim Abkühlen (bei ABS stärker als bei PLA), Verzug (Warping) sowie ungenau kalibrierte Achsen oder Materialfluss. Im FDM-Verfahren sind Toleranzen um ±0,2 mm üblich, Harzverfahren wie SLA erreichen feinere Werte. Bekannte Abweichungen lassen sich im Slicer über Skalierungsfaktoren oder Horizontal Expansion kompensieren; Tempern kann Maße nachträglich verändern.
Nasschliff
Nasschliff bezeichnet das Schleifen einer Druckoberfläche unter Zugabe von Wasser, das Schleifstaub bindet und die Schleifmittel kühlt. Das Verfahren erzeugt feinere, gleichmäßigere Oberflächen als Trockenschliff und ist Teil der Nachbearbeitung von 3D-Druckteilen. Das Wasser verhindert zudem das Zusetzen des Schleifpapiers und führt Reibungswärme ab, die Thermoplaste wie PLA sonst anschmilzt (PLA erweicht bereits ab etwa 60 °C). Verwendet wird wasserfestes Schleifpapier, meist mit Siliziumkarbid-Körnung, in aufsteigender Stufung von etwa 400 bis 2000 oder feiner. Nasschliff glättet sichtbare Layergrenzen und bereitet Druckteile auf Lackierung oder Hochglanzpolitur vor.
Next-Gen
Next Generation (nächste Generation) bezeichnet die jeweils nachfolgende Produkt- oder Technologiegeneration eines Geräts oder Verfahrens und steht meist für verbesserte Leistung, Funktionen oder Fertigungsmethoden gegenüber dem Vorgänger. Es handelt sich um einen Marketingbegriff ohne genormte Definition; welche Merkmale eine neue Generation ausmachen, legt der jeweilige Hersteller fest. Bei aktuellen FDM-Druckergenerationen zählen dazu typischerweise automatische Bettnivellierung, CoreXY-Kinematik, Input Shaping für höhere Druckgeschwindigkeiten sowie Mehrfarb- und Multimaterialsysteme. Für den Vergleich von Geräten ersetzt die Bezeichnung keine konkreten technischen Daten wie Bauraum, Druckgeschwindigkeit oder unterstützte Materialien.
Oberflächenenergie
Physikalische Größe, die das Bestreben einer Oberfläche beschreibt, mit Flüssigkeiten oder anderen Stoffen Kontakt einzugehen, und damit die Benetzbarkeit und Haftung bestimmt. Beim 3D-Druck beeinflusst sie die Haftung des ersten Layers auf dem Druckbett sowie das Lackieren und Kleben von Bauteilen.
Paint-Marker
Ein Paint-Marker (Lackstift) ist ein Markierstift mit deckender, pigmentbasierter Lackfarbe, mit dem eingeprägte oder eingravierte Strukturen auf einem gedruckten Bauteil farblich hervorgehoben werden. Anders als Tinte deckt der Lack auch auf dunklem Filament, etwa schwarzem PLA oder ABS. Typische Anwendung ist das Ausfüllen vertiefter Schriftzüge und Logos; damit die Farbe sauber in der Vertiefung bleibt, wird die Gravur in der Regel mindestens 0,4 bis 0,5 mm tief ausgelegt. Überschüssige Farbe auf erhabenen Flächen lässt sich nach dem Antrocknen abwischen; hartnäckige Reste entfernt Isopropanol, das PLA und PETG nicht angreift.
Pantone
Pantone ist ein standardisiertes Farbsystem zur eindeutigen Definition und Kommunikation von Farbtönen über eine herstellerunabhängige Nummerierung, etwa "Pantone 2685 C"; der Zusatz C steht für gestrichenes (coated) Papier. Anders als CMYK, das Töne aus vier Druckfarben mischt, definiert Pantone jede Farbe als fertige Volltonfarbe. Im 3D-Druck dient es als Referenz, um Filament- oder Lackfarben (z. B. ein bestimmtes Lila) verbindlich anzugeben, etwa für Corporate-Design-Farben. Da Filamente selten exakt nach Pantone eingefärbt sind, wird der geforderte Ton meist durch Lackieren nach dem Druck erreicht; im deutschen Industrieumfeld ist daneben das RAL-System üblich.
Pantone-Farbkarte
Physischer oder digitaler Farbfächer mit nummerierten Farbmustern des Pantone-Systems, der als verbindliche Referenz für die Farbabstimmung dient. Die gebräuchliche Ausgabe (Formula Guide) enthält über 2.000 Volltonfarben, jeweils auf gestrichenem (C) und ungestrichenem (U) Papier gedruckt, weil der Untergrund die Farbwirkung verändert. In der Praxis wird der Fächer direkt neben ein Filamentmuster oder ein lackiertes Testteil gehalten, idealerweise unter Normlicht (Tageslicht D50), da Kunstlicht Farbtöne verschiebt. Sie ermöglicht so den eindeutigen Abgleich gewünschter Farbtöne zwischen Auftraggeber und Fertigung; Bildschirmdarstellungen sind wegen unkalibrierter Monitore nicht verbindlich.
post-process
Post-Processing (Nachbearbeitung) umfasst alle Arbeitsschritte am gedruckten Bauteil nach dem eigentlichen Druck, etwa das Entfernen von Stützstrukturen, Schleifen, Glätten, Lackieren oder Aushärten. Welche Schritte anfallen, hängt vom Verfahren ab: FDM-Teile werden von Stützen befreit und geschliffen, ABS lässt sich mit Acetondampf glätten, SLA-Harzteile werden in Isopropanol gewaschen und unter UV-Licht nachgehärtet, SLS-Teile entpulvert und gestrahlt. Dazu kommen mechanische Schritte wie das Aufbohren von Löchern auf Nennmaß oder das Einsetzen von Gewindeeinsätzen. Es dient der Verbesserung von Oberfläche, Maßhaltigkeit und Optik.
Prototyp
Ein Prototyp ist ein erstes Funktions- oder Anschauungsmuster eines Bauteils oder Produkts, das zur Erprobung und Bewertung vor der Serienfertigung dient. Unterschieden wird zwischen Anschauungsmodellen, bei denen Form und Proportion zählen, und Funktionsprototypen, die mechanisch belastbar sein müssen und daher eher aus PETG, ABS oder Polyamid entstehen. Im 3D-Druck wird ein Prototyp häufig schnell und günstig aus Werkstoffen wie PLA (Polylactid) hergestellt und liegt oft innerhalb weniger Stunden vor, während ein Spritzgusswerkzeug Wochen an Vorlauf benötigt. Geprüft werden typischerweise Passgenauigkeit, Ergonomie und der Zusammenbau mit Nachbarbauteilen.
Prototyping
Prototyping bezeichnet die schnelle Herstellung von Funktions-, Design- oder Anschauungsmustern, um Konstruktion und Gestaltung frühzeitig zu prüfen. Der Ablauf ist iterativ: Nach jedem Test wird das CAD-Modell angepasst und die nächste Version gedruckt, bei FDM-Teilen oft über Nacht. Der 3D-Druck (Rapid Prototyping) ermöglicht dabei kurze Iterationszyklen ohne teure Werkzeuge; Konstruktionsfehler fallen so vor der Investition in ein Spritzgusswerkzeug auf. Rapid Prototyping war in den 1990er-Jahren die gebräuchliche Bezeichnung für additive Fertigung insgesamt; heute grenzt der Begriff den Musterbau von der additiven Serienfertigung (Rapid Manufacturing) ab.
PSA
PSA (Persönliche Schutzausrüstung) umfasst Ausrüstungsgegenstände wie Handschuhe, Schutzbrille oder Atemschutz, die Personen vor Gesundheits- und Verletzungsrisiken schützen. Im 3D-Druck ist sie etwa beim Umgang mit Harzen, Lösemitteln oder beim Nachbearbeiten relevant. Unausgehärtetes Resin wirkt hautsensibilisierend, weshalb Nitrilhandschuhe getragen werden; Latexhandschuhe sind ungeeignet, da Harzbestandteile sie durchdringen können. Beim Schleifen und beim Abtrennen von Stützstrukturen schützen Schutzbrille und Partikelmaske (FFP2) vor Splittern und Feinstaub, beim Arbeiten mit Isopropanol und anderen Lösemitteln vermindern Gasfilter vom Typ A das Einatmen organischer Dämpfe.
Richtungsisotropie
Richtungsisotropie ist die Eigenschaft eines Werkstoffs oder Bauteils, bei der die mechanischen Kennwerte wie Zugfestigkeit und E-Modul in allen Raumrichtungen gleich sind. Im 3D-Druck wird sie meist nur näherungsweise erreicht, da schichtweise aufgebaute Teile zwischen den Schichten (Z-Richtung) oft schwächer sind. Pulverbettverfahren wie SLS kommen isotropem Verhalten am nächsten, weil das Pulver vollflächig aufgeschmolzen wird; FDM-Teile zeigen die stärkste Richtungsabhängigkeit. Der Gegenbegriff ist die Anisotropie. Belastete Bauteile werden deshalb so auf der Bauplattform ausgerichtet, dass die Hauptlast in der Schichtebene verläuft.
Sachsen-Anhalt
Sachsen-Anhalt ist ein Bundesland im Osten Deutschlands mit der Landeshauptstadt Magdeburg, durch die die Elbe fließt. Es bildet die Standortregion von elbe3D. Die beiden einzigen Großstädte des Landes sind Magdeburg und Halle (Saale). Magdeburg war historisch ein Zentrum des Schwermaschinenbaus; in Leuna und Bitterfeld-Wolfen werden bis heute Grundchemikalien und Kunststoffe produziert. Die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg bildet Ingenieure unter anderem in Maschinenbau und Fertigungstechnik aus.
Sandstrahlen
Sandstrahlen ist ein Nachbearbeitungsverfahren, bei dem ein Strahlmittel mit Druckluft auf die Oberfläche geschleudert wird. Es erzeugt eine matte, gleichmäßige Oberfläche und kann Schichtlinien auf 3D-Druckteilen einebnen. Als Strahlmittel dienen je nach Werkstoff Glasperlen, Korund oder Kunststoffgranulat: Glasperlen erzeugen ein seidenmattes Finish, Korund trägt stärker ab. Bei SLS-Teilen entfernt das Strahlen anhaftendes Restpulver und bereitet die Oberfläche auf das Einfärben vor. Da das Verfahren Material abträgt, sind dünne Wände und enge Toleranzen vorab zu prüfen.
Schichten-Anisotropie
Schichten-Anisotropie bezeichnet die Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften eines Druckteils, bedingt durch den schichtweisen Aufbau. Bauteile sind entlang der Schichten meist deutlich fester als senkrecht dazu (in Z-Richtung). Ursache ist die Verbindungszone zwischen den Lagen: Beim FDM-Verfahren verschweißt der frisch abgelegte Strang nur teilweise mit der bereits abgekühlten Schicht darunter, sodass Zugbelastung quer zu den Schichten die Naht aufreißen kann. Höhere Drucktemperaturen und geschlossene Bauräume verbessern die Schichthaftung; Pulverbettverfahren wie SLS sind weniger anisotrop. Zugbelastete Merkmale wie Schnapphaken werden deshalb liegend in der Schichtebene ausgerichtet.
Schichtgrenzen
Schichtgrenzen sind die Übergangsbereiche zwischen zwei benachbarten Druckschichten, an denen das Material aufeinander abgelegt wird. Sie sind mechanische Schwachstellen, da die Haftung dort geringer ist als innerhalb einer durchgehenden Schicht: Die Polymerketten diffundieren beim Ablegen nur unvollständig in die bereits erstarrte Lage darunter. Bei Zug- oder Biegebelastung wirken Schichtgrenzen als Kerben, an denen Risse bevorzugt starten; an der Oberfläche sind sie als Schichtlinien sichtbar. Bei Behältern können sie Mikrospalte bilden, durch die Flüssigkeit austritt. Tempern oder chemisches Glätten kann die Grenzen nachträglich teilweise verschweißen.
Schichtstruktur
Die durch den schichtweisen Aufbau entstehende, sichtbar geriffelte Oberflächen- und Materialstruktur eines FDM-Drucks. Bei üblichen Schichthöhen von 0,1 bis 0,3 mm bleiben die einzelnen Lagen mit bloßem Auge erkennbar; je geringer die Schichthöhe, desto feiner die Riffelung und desto länger die Druckzeit. Die Struktur kann eine gewisse Porosität aufweisen, die Dichtheit und Optik beeinflusst: Mikrokanäle zwischen den Extrusionsbahnen können Behälter undicht machen. Da die Haftung zwischen den Schichten geringer ist als die Festigkeit innerhalb einer Schicht, brechen Bauteile bevorzugt entlang der Z-Achse (Anisotropie).
Schlagbelastung
Stoßartige, kurzzeitig sehr hohe mechanische Beanspruchung eines Bauteils, etwa durch Aufprall oder Sturz. Sie stellt höhere Anforderungen an die Zähigkeit des Materials als eine statische Belastung, da die Energie innerhalb von Millisekunden aufgenommen werden muss. Gemessen wird die Schlagzähigkeit üblicherweise im Charpy- oder Izod-Test (Angabe in kJ/m²); sprödes PLA schneidet dabei deutlich schlechter ab als ABS, PETG, Polycarbonat oder Nylon. Bei FDM-Teilen sind zusätzlich die Schichtgrenzen die Schwachstelle, weshalb schlagbeanspruchte Bauteile so orientiert gedruckt werden, dass der Stoß nicht senkrecht auf die Schichten trifft.
Support-Leitfaden
Anleitung zum sinnvollen Setzen, Konfigurieren und Entfernen von Stützstrukturen im 3D-Druck. Kernregel ist der Überhangwinkel: Flächen, die flacher als etwa 45 Grad zur Bauplattform geneigt sind, benötigen im FDM-Verfahren meist Stützen, während kurze horizontale Brücken oft frei druckbar sind (Bridging). Wichtige Slicer-Parameter sind der Z-Abstand zum Bauteil (typisch 0,2 mm) und Interface-Schichten für leichteres Ablösen; Baumstützen sparen gegenüber Gitterstützen Material und Kontaktfläche. So lassen sich Materialverbrauch und Oberflächenschäden an den Kontaktstellen minimieren, bei komplexen Geometrien auch durch lösliche Stützmaterialien wie PVA.
Testcoupons
Kleine, standardisierte Probekörper, die zur Prüfung von Material- und Beständigkeitseigenschaften wie Zugfestigkeit, Chemikalien- oder Temperaturbeständigkeit gedruckt werden. Für Zugversuche sind knochenförmige Prüfstäbe nach ISO 527 oder ASTM D638 üblich; für Chemikalientests werden Coupons definierter Größe in das Medium eingelegt und anschließend auf Gewichts- und Festigkeitsänderung geprüft. Aussagekräftig sind die Ergebnisse nur, wenn die Coupons mit demselben Material, denselben Druckparametern und derselben Bauteilorientierung gefertigt werden wie das spätere Bauteil, da FDM-Teile richtungsabhängige Festigkeit besitzen. Sie ermöglichen so Tests, ohne das eigentliche Bauteil zu opfern.
UV-Exposition
Aussetzung eines Bauteils oder Materials gegenüber ultravioletter Strahlung aus Sonnen- oder Kunstlicht. Die energiereiche Strahlung spaltet Polymerketten und löst Photooxidation aus; dauerhafte UV-Exposition kann daher bei vielen Kunststoffen zu Vergilbung, Versprödung und Festigkeitsverlust führen. Im 3D-Druck gilt ABS als wenig witterungsbeständig, während ASA und PETG für Außenanwendungen deutlich UV-stabiler sind; SLA-Resinteile härten unter UV zunächst nach, verspröden bei anhaltender Bestrahlung aber ebenfalls. Lackierung, Beschichtung oder UV-Stabilisatoren im Filament verzögern diese Alterung.
Wearables
Am Körper getragene Gegenstände oder elektronische Geräte wie Armbänder, Halterungen oder Sensorgehäuse. Im 3D-Druck stellen sie besondere Anforderungen an Tragekomfort, Hautverträglichkeit und Flexibilität des Materials: für biegsame Teile wie Uhrenarmbänder wird meist TPU mit Shore-Härten um 85A bis 95A verwendet, während Gehäuse eher aus PETG oder Nylon entstehen. Bei direktem Hautkontakt sind Schweiß- und Reinigungsbeständigkeit sowie glatte, gratfreie Oberflächen relevant, da poröse FDM-Oberflächen Schweiß und Keime aufnehmen können. Typische Anwendungen sind individuell angepasste Orthesen und Prothesenteile, deren Passform aus einem 3D-Scan des Körperteils abgeleitet wird.