Granulat-Extruder
Ein Granulatextruder ist ein Gerät, das Granulatmaterial in eine dünnflüssige Form verwandelt, welche anschließend als Filament für den 3D-Druck verwendet wird. Er besteht aus einem Heizblock, in dem das Granulat erhitzt wird, sowie einer Förderschnecke, die das erhitzte Material durch eine Düse presst. Diese Düse ist genau kalibriert, um Filamente mit einer bestimmten Durchmesserstärke zu erzeugen.
Ein Granulat-Extruder arbeitet nach dem FGF-Prinzip, was für Fused Granular Fabrication steht. Dieses 3D-Druckverfahren nutzt Granulat anstelle von Filament. Im Extruder wird das Granulat erhitzt und anschließend durch eine Düse zu einem dünnen, flüssigen Strahl gepresst. Der Strahl wird dann schichtweise auf eine Bauplattform aufgetragen, wo er abkühlt und aushärtet.
Funktionsweise eines Granulat Extruder
- Das Granulatmaterial wird in den Extruderbehälter eingefüllt.
- Der Heizblock erhitzt das Granulatmaterial auf eine bestimmte Temperatur.
- Die Förderschnecke transportiert das erhitzte Granulat durch den Extruder.
- Die Düse formt das erhitzte Granulatmaterial in eine dünne, flüssige Form.
- Das Filament wird aus der Düse ausgestoßen.
Die Arbeitsweise ähnelt der eines traditionellen Extruders. Die Granulate gelangen in den Extruder, wo sie durch Hitze geschmolzen und anschließend durch eine Düse gepresst werden, um die gewünschte Schicht des 3D-Druckobjekts zu formen.
Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass nicht alle 3D-Drucker für den Einsatz von Granulat-Extrudern geeignet sind. Einige Modelle wurden speziell für diese Art der Extrusion konzipiert, während andere möglicherweise Modifikationen oder besondere Anpassungen benötigen.
Aufbau des Granulatextruder
Heizblock
Der Heizblock erhitzt das Granulatmaterial auf eine festgelegte Temperatur, die durch einen Thermostat reguliert wird.
Förderschnecke
Die Förderschnecke befördert das erhitzte Granulat durch den Extruder. Sie ist mit einer Vielzahl von Rillen ausgestattet, die das Granulatmaterial komprimieren und es durch die Düse pressen.
Düse
Die Düse stellt das abschließende Element des Extruders dar. Ihre Aufgabe besteht darin, das erhitzte Granulatmaterial in eine dünne, flüssige Form zu bringen. Dabei ist die Düse so präzise kalibriert, dass sie ein Filament mit einem genau definierten Durchmesser erzeugt.
Vorteile des Granulat Extruder
Direkte Materialzufuhr
Anstelle von vorgefertigten Filamentrollen, die nur eine begrenzte Menge an Material enthalten, kann ein Granulat-Extruder direkt mit Kunststoffpellets oder Granulat befüllt werden. Diese Methode der Materialzufuhr ist häufig kostengünstiger und erlaubt eine kontinuierliche Versorgung mit Material. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn große Volumen oder lange Druckläufe erforderlich sind.
Materialkosten
Kunststoffgranulate sind häufig kostengünstiger als fertige Filamentrollen, was zu erheblichen Einsparungen führen kann, insbesondere beim Drucken in großen Mengen oder in industriellen Anwendungen.
Größere Materialvielfalt
Granulat-Extruder erweitern das Spektrum der einsetzbaren Materialien, da sie mit einer Vielzahl von thermoplastischen Granulaten kompatibel sind. Einige spezialisierte Werkstoffe sind möglicherweise ausschließlich in Granulatform verfügbar oder in dieser Darreichungsform wirtschaftlicher.
Energieeffizienz und Schnelligkeit
Der Prozess der Granulatextrusion zeichnet sich durch eine höhere Geschwindigkeit aus, da das Material direkt geschmolzen und extrudiert wird, ohne dass ein Zwischenschritt des Vorschmelzens erforderlich ist, wie es bei herkömmlichen Filamenten der Fall ist. Dies kann zudem zu einer erheblichen Energieeinsparung führen.
Nachhaltigkeit
In bestimmten Fällen können diese Systeme mit recycelten Materialien oder biobasierten Kunststoffen betrieben werden, was zu einer umweltfreundlicheren Produktionsweise beiträgt.
Industrieanwendungen
Granulat-Extruder finden häufig Einsatz in großformatigen 3D-Druckern sowie in Anwendungen, bei denen in einem Durchgang große Objekte oder Teile gefertigt werden müssen. Da die Nutzung von Granulaten oft kostengünstiger ist und seltener Materialnachfüllungen erfordert, eignen sie sich besonders gut für industrielle Anwendungen.
Nachteile
Trotz ihrer Vorteile können Granulat-Extruder auch Nachteile aufweisen. Beispielsweise erfordern sie eine präzisere Steuerung des Schmelz- und Extrusionsprozesses sowie möglicherweise höhere Anforderungen an das Hardware-Design des Druckers. Dennoch stellen sie eine bedeutende Weiterentwicklung im Bereich des 3D-Drucks dar, insbesondere für großvolumige und industrielle Anwendungen.
Anwendungen
Granulat-Extruder werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet.
3D-Druck
Granulat-Extruder werden zum Drucken von 3D-Objekten verwendet.
Rapid Prototyping
Granulat-Extruder werden zum Rapid Prototyping von 3D-Objekten verwendet.
Industrielle Fertigung
Granulat-Extruder werden in der industriellen Fertigung zur Herstellung von Teilen und Komponenten verwendet.
Granulat Extruder kaufen
Granulat-Extruder finden derzeit (2023) ausschließlich in industriellen 3D-Druckanlagen Anwendung. Für selbstgebaute DIY-3D-Drucker bieten verschiedene kleinere Anbieter Granulat-Extruder zum Kauf an. Allerdings gibt es keine Nachrüst-Sets für bestehende FDM (FFF) 3D-Drucker.
Die Firma PIOCREAT bietet einen vollständigen Desktop-FGF-3D-Drucker mit Granulat-Extruder an – den PioCreat G5 Pro Granule 3D Printer. Dieser kostet allerdings etwa 3.800 Euro (Stand: Oktober 2023).
Verdrängen Granulat-Extruder bisherige Filament-Extruder?
Früher oder später wird dies eintreten. Granulat-Extruder sind präziser als ihre Vorgängermodelle, wodurch die Materialkosten gesenkt und die Produktivität sowie die Vielfalt der verwendbaren Materialien gesteigert werden.
