3D-Druck: Verfahren, Ablauf und Anwendungen einfach erklärt
3D-Druck ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein Bauteil Schicht für Schicht direkt aus einem digitalen 3D-Modell entsteht. Statt Material abzutragen oder in eine Form zu gießen, wird es nur dort aufgetragen oder verfestigt, wo das Bauteil sein soll. Der Fachbegriff lautet additive Fertigung; er umfasst Verfahren für Kunststoffe, Metalle und weitere Werkstoffe.
Was ist 3D-Druck?
3D-Druck ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein Bauteil Schicht für Schicht direkt aus einem digitalen 3D-Modell entsteht. Die Maschine trägt Material nur dort auf oder verfestigt es nur dort, wo später das Bauteil sein soll. Werkzeuge oder Gussformen braucht es dafür nicht.
Der Fachbegriff lautet additive Fertigung (englisch additive manufacturing). Die Norm DIN EN ISO/ASTM 52900 legt die Begriffe fest und teilt die Verfahren in sieben Gruppen ein. „3D-Druck“ ist der gebräuchliche Oberbegriff – egal ob ein Kunststoffdraht aufgeschmolzen, Metallpulver mit dem Laser verschmolzen oder ein flüssiges Harz mit Licht gehärtet wird.
Das Gegenstück sind abtragende Verfahren wie Fräsen oder Drehen, die aus einem Rohteil alles Überflüssige entfernen. Den Unterschied erklären wir unter additive und subtraktive Fertigung. Das bekannteste Verfahren ist der FDM-Druck: Dabei wird Filament in einer heißen Düse geschmolzen und Bahn für Bahn abgelegt.
Wie funktioniert 3D-Druck?
Unabhängig vom Verfahren führt der Weg vom Modell zum fertigen Bauteil über dieselben fünf Schritte.
3D-Modell
Grundlage ist ein digitales Modell, meist aus einem CAD-Programm oder aus einem 3D-Scan.
Datei exportieren
Für den Druck wird das Modell als STL– oder 3MF-Datei gespeichert. Für Metallteile ist STEP günstig, weil die exakte Geometrie erhalten bleibt.
Slicen
Ein Slicer zerlegt das Modell in Schichten und berechnet die Bahnen. Beim FDM-Druck entsteht daraus G-Code für den Drucker.
Die Maschine baut das Teil Schicht für Schicht auf. Je nach Größe und Schichthöhe dauert das Minuten bis viele Stunden, bei sehr großen Teilen auch Tage.
Nachbearbeiten
Stützen entfernen und versäubern, bei Bedarf schleifen und lackieren – bei Metall auch wärmebehandeln, strahlen und zerspanen.
Praktische Hinweise zur Vorbereitung Ihrer Datei finden Sie im Beitrag So bereiten Sie Ihre 3D-Datei vor.
Welche 3D-Druck-Verfahren gibt es?
Die Norm DIN EN ISO/ASTM 52900 unterscheidet sieben Verfahrensgruppen. Sie unterscheiden sich darin, in welcher Form der Werkstoff vorliegt und wie er verfestigt wird.
| Verfahrensgruppe | Prinzip | Beispiele | Typische Werkstoffe |
|---|---|---|---|
| Materialextrusion | Werkstoff wird durch eine Düse gedrückt – beim FDM-Druck eine beheizte – und bahnweise abgelegt | FDM-Druck | Thermoplaste als Filament |
| Pulverbettbasiertes Schmelzen | Laser oder Elektronenstrahl schmilzt Pulver im Pulverbett gezielt auf | SLM, SLS, Elektronenstrahlschmelzen | Metall- und Kunststoffpulver |
| Badbasierte Photopolymerisation | Licht härtet flüssiges Harz in einem Behälter schichtweise aus | SLA, MSLA | Photopolymere |
| Freistrahl-Materialauftrag | Druckkopf setzt feine Tröpfchen ab, die anschließend verfestigt werden, meist durch UV-Licht | Material Jetting, PolyJet | Photopolymere, Wachs |
| Freistrahl-Bindemittelauftrag | Ein Bindemittel verklebt Pulver Schicht für Schicht | Binder Jetting, Sanddruck | Sand, Metall- und Keramikpulver |
| Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung | Zugeführter Werkstoff wird von Laser oder Lichtbogen aufgeschmolzen | Laserauftragschweißen, WAAM | Metallpulver, Draht |
| Schichtlaminierung | Folien oder Bleche werden zugeschnitten und miteinander verbunden | Folien- und Blechlaminieren | Papier, Kunststoff, Metall |
Bei uns: Kunststoffteile fertigen wir selbst per Materialextrusion (FDM). Metallteile entstehen über unseren Forschungs- und Fertigungspartner, ein Laserinstitut in Sachsen – im Pulverbett oder per Laserauftrag. Harzdruck (SLA), Kunststoff-Pulververfahren wie Lasersintern (SLS) oder Multi Jet Fusion, PolyJet und Binder Jetting bieten wir nicht an.
Welche Werkstoffe lassen sich 3D-drucken?
Die Auswahl hängt vom Verfahren ab. Im FDM-Druck sind thermoplastische Kunststoffe üblich, etwa PLA, PETG, ABS, ASA und das flexible TPU. Pulverbettverfahren verarbeiten Metallpulver wie Edelstahl 316L oder die Aluminiumlegierung AlSi10Mg, im Kunststoffbereich vor allem Polyamid. Harzverfahren arbeiten mit lichthärtenden Photopolymeren. Daneben gibt es Verfahren für Keramik, Sand und sogar Beton.
Ein gedrucktes Teil verhält sich nicht automatisch wie ein gegossenes oder gefrästes Teil aus demselben Werkstoff. FDM-Teile sind in Aufbaurichtung schwächer als in der Ebene, weil die Schichten nur über ihre Verschmelzung zusammenhalten – das nennt man Anisotropie. Metallteile aus dem Pulverbett erreichen laut unserem Partner Eigenschaften, die mindestens mit konventionell gefertigten Teilen vergleichbar sind; Schritte wie die Wärmebehandlung gehören dabei oft zum Prozess.
Einen Überblick über Kunststoffe und Metalle geben unsere 3D-Druck-Materialien.
Stärken und Grenzen des 3D-Drucks
3D-Druck spielt seine Stärken dort aus, wo konventionelle Verfahren teure Werkzeuge oder viele Arbeitsschritte bräuchten.
Stärken
- Kein Werkzeug, keine Form: Schon ein Einzelstück lässt sich wirtschaftlich fertigen (Losgröße 1).
- Geometriefreiheit: Hinterschnitte, innenliegende Kanäle und Gitterstrukturen sind möglich.
- Schnelle Änderungen: neue Datei, neuer Druck.
- Wenig Abfall: Im Pulverbett wird nur das Bauteil aufgeschmolzen.
Grenzen
- Die Stückkosten sinken mit der Menge kaum – bei großen Serien ist Spritzguss meist günstiger.
- Sichtbare Schichtlinien: Glatte Flächen gibt es nur mit Nacharbeit.
- Die Festigkeit hängt von der Druckausrichtung ab.
- Der Bauraum begrenzt, wie groß ein Teil am Stück werden kann.
- Passflächen müssen oft nachgearbeitet werden, weil Fräsen genauer ist.
Ob sich 3D-Druck lohnt, hängt also von Stückzahl, Geometrie und Anforderungen ab. Die Verfahren im direkten Vergleich zeigt unsere Seite Verfahren im Vergleich.
Wofür wird 3D-Druck eingesetzt?
Vom Hobbykeller bis zum Werkzeugbau: Diese Einsatzfelder sind besonders verbreitet.
Prototypen
Form, Passung und Funktion prüfen, bevor ein Werkzeug gebaut wird. Mehr dazu unter Rapid Prototyping.
Vorrichtungen
Montagehilfen, Bohrlehren und Aufnahmen, passgenau für ein bestimmtes Bauteil (Vorrichtungsbau).
Ersatzteile
Nicht mehr lieferbare Clips, Halter oder Abdeckungen lassen sich nachkonstruieren und drucken.
Kleinserien
Ohne Werkzeugkosten wirtschaftlich in kleinen Stückzahlen (Kleinserie).
Werkzeugbau
Metall-Einsätze mit konturnaher Kühlung, die sich konventionell kaum bohren ließe.
Leichtbau
Topologieoptimierte Formen und Gitterfüllungen sparen Gewicht bei gleicher Funktion.
Kurze Geschichte des 3D-Drucks
Die ersten additiven Verfahren entstanden in den 1980er-Jahren: zuerst die Stereolithografie, gegen Ende des Jahrzehnts die Schmelzschichtung, also das FDM-Verfahren. Lange waren die Anlagen teuer und vor allem in der Industrie für Prototypen im Einsatz – daher stammt der Begriff Rapid Prototyping.
Den Weg in Werkstätten und Hobbykeller ebneten zwei Entwicklungen: Um 2009 liefen zentrale Patente zur Schmelzschichtung aus, und das Open-Source-Projekt RepRap machte Baupläne für selbst gebaute Drucker frei zugänglich. Seitdem sind FDM-Drucker für viele erschwinglich. Parallel hat sich der Metall-3D-Druck zu einem Fertigungsverfahren für anspruchsvolle Funktionsteile entwickelt. Ausführlich: Geschichte des 3D-Drucks.
3D-Druck bei 3D Druck Lab
Zwei Wege zu Ihrem Bauteil – und ein Ansprechpartner für beide. Alle Leistungen im Überblick finden Sie unter 3D-Druck-Dienstleistung.
Kunststoff im FDM-Druck
Wir drucken Kunststoffteile selbst im FDM-Verfahren – aus PLA, PETG, ASA/ABS oder nach Absprache TPU, bis 450 × 450 × 470 mm am Stück. Typisch sind Prototypen, Halter, Gehäuse und Ersatzteile.
Metall mit Laserverfahren
Metallteile entstehen bei unserem Forschungs- und Fertigungspartner, einem Laserinstitut in Sachsen – vom Mikrobauteil bis 2 × 2 × 1 m. Machbarkeit, Preis und Termin klären wir je Projekt. Mehr unter Metall-3D-Druck.
- Laden Sie Ihre Datei über die Anfrage hoch – STL, OBJ, 3MF, STEP oder ZIP.
- Für FDM-Teile gibt der Sofortpreis-Rechner eine erste Orientierung.
- Keine eigene Datei? Fertige 3D-Druck-Produkte finden Sie im Shop.
Häufige Fragen zum 3D-Druck
Was ist der Unterschied zwischen 3D-Druck und additiver Fertigung?
Inhaltlich gibt es keinen. Additive Fertigung ist der Fachbegriff aus der Norm DIN EN ISO/ASTM 52900, 3D-Druck der gebräuchliche Name dafür. Im Alltag steht „3D-Druck“ oft für Kunststoffdrucker, „additive Fertigung“ eher für industrielle Anwendungen.
Wie lange dauert ein 3D-Druck?
Die Druckzeit hängt von Größe, Füllung, Schichthöhe und Verfahren ab. Kleine FDM-Teile sind oft in unter einer Stunde gedruckt, große Bauteile brauchen viele Stunden, im Großformat auch mehrere Tage. Was die Druckzeit beeinflusst, erklären wir in einem eigenen Artikel.
Welches 3D-Druck-Verfahren ist das beste?
Ein bestes 3D-Druck-Verfahren gibt es nicht. FDM eignet sich für robuste Kunststoffteile und große Bauteile, Metallverfahren im Pulverbett für belastbare Metallteile mit komplexer Geometrie. Entscheidend sind Werkstoff, Größe, Detailgrad und Stückzahl.
Ist 3D-Druck teuer?
Das hängt vom Teil ab. Die wichtigsten Kostentreiber im 3D-Druck sind Materialmenge, Druckzeit, Nachbearbeitung und bei Metall der Aufwand für Vorbereitung und Nacharbeit. Weil kein Werkzeug nötig ist, sind Einzelstücke oft günstiger als mit konventionellen Verfahren. Mehr unter 3D-Druck-Kosten.
Kann man mit 3D-Druck auch Metall drucken?
Ja. Metall-3D-Druck arbeitet meist im Pulverbett: Ein Laser schmilzt feines Metallpulver Schicht für Schicht auf. So entstehen dichte Bauteile etwa aus Edelstahl oder Aluminiumlegierungen. Bei uns laufen Metallaufträge über unseren Forschungs- und Fertigungspartner.
Wie stabil sind 3D-gedruckte Teile?
3D-gedruckte Teile können sehr belastbar sein, wenn Werkstoff, Wandstärke und Ausrichtung passen. FDM-Teile aus PETG oder ASA eignen sich für viele Funktionsteile, sind aber zwischen den Schichten schwächer. Metallteile aus dem Pulverbett erreichen laut unserem Partner Eigenschaften, die mindestens mit konventionell gefertigten Teilen vergleichbar sind.
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Ein Hauptartikel, zwei Vertiefungen: So finden Sie schnell die passende Erklärung.
3D-Druck
3D-Druck ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein Bauteil Schicht für Schicht direkt aus einem digitalen 3D-Modell entsteht.
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Additive und subtraktive Fertigung
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Rapid Prototyping bezeichnet die schnelle Herstellung von Prototypen und Modellen direkt aus 3D-Konstruktionsdaten, heute meist per 3D-Druck.
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