3D-Druck - Einführung - Teil 4

Nun sind wir mittlerweile schon am vierten Teil angelangt. Falls ihr Teile eins bis drei noch nicht gelesen habt, solltet ihr das tun, da alle Teile aufeinander aufbauen. Keine Sorge, ich habe mich relativ kurz gefasst, sodass ihr damit schnell durch sein solltet 😉 

Also gut, fangen wir an!

Im letzten Teil habt ihr erfahren, wie ein Druckkopf aufgebaut ist und auch was seine Funktion im Gesamtsystem ist. Eine wichtige Komponente fehlt nun noch: die Bewegung. Schließlich will der Druckkopf an die richtige Position gebracht werden, um die verschiedensten dreidimensionalen Objekte überhaupt produzieren zu können. Doch was genau bedeutet eigentlich "3D"? Was hat die "3" und das "D" zu bedeuten? Das "D" steht für Dimension und die Zahl davor gibt die Anzahl an Dimensionen an. Demnach operiert ein 3D-Drucker in 3 Dimensionen.

Was sind Dimensionen? Dimensionen kann man sich in diesem Kontext folgendermaßen vorstellen: Stell dir vor du hast einen roten Ball und du möchtest die Position des Balles bestimmen. Im ersten Fall kann sich der Ball nur auf einer Linie aufhalten, wie folgendes Bild zeigt.

Du siehst, dass man für die Beschreibung der Position nur einen Parameter benötigt. Demnach handelt es sich hierbei um 1D. Wir haben den Parameter in diesem Fall x genannt. Zusätzlich zu dem Parameter benötigt man ebenfalls die Lage des sogenannten Ursprungs, an dem x=0 gilt. Mit diesen Informationen sind wir nun in der Lage die Position des Balles zu beschreiben:

Der Ball befindet sich an der Stelle x = 2

Jetzt stell dir vor der rote Ball kann sich ebenfalls nach oben und nach unten bewegen, wie im folgenden Bild dargestellt.

Jetzt reicht ein Parameter nicht mehr aus um die Position vollständig zu beschreiben. Deshalb holen wir uns einen zusätzlichen Parameter dazu und nennen ihn y. x beschreibt wie zuvor die Lage innerhalb der ersten Linie und y nun die Höhe des Balles. Jetzt befinden wir uns im zweidimensionalem Bereich. Der Ball kann sich in diesem Fall überall auf einer Ebene befinden.

In der obigen Abbildung befindet sich der Ball an der Stelle x = 2 und y = 1. Man schreibt auch (2, 1).

Um nun in den dreidimensionalen Bereich zu kommen, benötigt man wie zuvor von 1D auf 2D ebenfalls einen Parameter mehr. Den dritten Parameter nennen wir z. Mit dem dritten Parameter ist der Ball nun in der Lage sich überall im Raum aufzuhalten. 

In der Abbildung links ist der dreidimensionale Fall dargestellt. Die drei Parameterachsen haben dabei alle den selben Ursprung (0,0,0) und stehen alle senkrecht aufeinander. Dieses Konstrukt wird Koordinatensystem genannt. Die oben genannten Parameter werden auch Koordinaten genannt.

Es gibt eine einfache Regel um sich die Orientierung der Koordinatenachsen zu merken: Die Rechte-Hand-Regel. Dein Daumen der rechten Hand stellt dabei die x-Achse dar, der Zeigefinger die y-Achse und der Mittelfinger die z-Achse.

Der 3D-Drucker heißt demnach 3D-Drucker, da er sich dreidimensional bewegen kann um dreidimensionale Objekte zu erstellen. Der Druckkopf kann sich nach links/rechts, vorne/hinten und hoch/runter bewegen. Die Darstellung mit den drei Parametern wird auch als kartesisches System bezeichnet.

Das war jetzt ziemlich theoretisch und abstrakt. Im nächsten Teil schauen wir uns dann an, wie das in der Praxis umgesetzt wird, also welche elektrischen und mechanischen Komponenten für die Bewegung zuständig sind.

Seid gespannt 😀