Bis Ende 2022 konnten im Multi Jet Fusion Verfahren (MJF) nur Bauteile hergestellt werden, die im Inneren vollständig schwarz und außen – bedingt durch einen technischen Weißanteil – gräulich aussahen. Dieser Mangel an Farbvielfalt erinnert sinngemäß an Henry Fords berühmten Satz: „„Sie können einen 3D Druck in jeder Farbe haben, Hauptsache er ist schwarz.“

Die Farbauswahl im 3D-Druck war lange Zeit begrenzt, insbesondere im MJF-Verfahren. Glücklicherweise hat sich dies mittlerweile geändert – dank des Materials PA 12 W und des Deep Dye Coloring Verfahrens, das es ermöglicht, Bauteile in verschiedenen Farben herzustellen. Dieser Artikel bietet einen Überblick über einfarbige und vollfarbige 3D-gedruckte Bauteile sowie die Technologien dahinter.

Es gibt zwei wesentliche Ansätze zur Herstellung einfarbiger Bauteile:

In den meisten 3D-Drucktechnologien sind die Rohmaterialien bereits in verschiedenen Farben erhältlich. Dies ist besonders sinnvoll für Verfahren, bei denen ein einfacher Wechsel des Rohmaterials möglich ist, wie beim Fused Deposition Modeling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF). Bei diesen Verfahren genügt es, die Filamentrolle auszutauschen, um die Farbe zu ändern. Allerdings sind die verfügbaren Farben auf die Palette des Herstellers beschränkt und möglicherweise nicht für anspruchsvolle industrielle Anwendungen geeignet.

Ein interessanter Ansatz ist die Tauchfärbung, bei der weißes Grundmaterial in eine Pigmentlösung getaucht wird, um die gewünschte Farbe zu erhalten. Dieses Verfahren wird häufig in pulverbasierten Verfahren wie Lasersintern (SLS) und MJF eingesetzt.

Es gibt zwei Hauptmethoden:
• Einfache Tauchfärbung: Auch bekannt als „Topffärbung“. Dabei werden die Bauteile in eine erhitzte Färbelösung getaucht. Dies ist wirtschaftlich, aber die Farbkontrolle ist begrenzt und die Eindringtiefe ist klein.
• Tauchfärbung unter Druck (Deep Dye Coloring): Dieses Verfahren erfolgt unter hohem Druck und hoher Temperatur, wodurch eine bessere Farbkonsistenz und tiefere Eindringtiefe erreicht werden. Das ist besonders nützlich für farbige Bauteile.

Die Herstellung von mehrfarbigen Kunststoffbauteilen ist komplexer und bietet verschiedene Vor- und Nachteile.

Diese vielversprechende vollfarbige Technologie von HP wurde bedauerlicherweise zugunsten der einfarbigen Technologie eingestellt. Dennoch war sie in der Lage, stabile thermoplastische Kunststoffe in Farbe herzustellen, was kosteneffizienter war als andere Verfahren.
Mehr zur Multi Jet Fusion Technologie in seiner aktuellen Form finden Sie auf unserer Seite: Multi Jet Fusion: Das Verfahren.

Diese Technologie ermöglicht die Kombination verschiedener Materialien und die Herstellung transparenter Objekte. Sie basiert auf Druckköpfen, die Millionen von winzigen Tröpfchen photosensitiver Materialien auftragen und sofort durch UV-Licht aushärten. Dadurch können Produkte mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, Farbvariationen und sogar transparenten sowie opaken Bereichen in einem einzigen Bauteil gedruckt werden. Einziger Nachteil ist, dass das Material nicht für den dauerhaften Einsatz geeignet ist. Deshalb ist die Anwendung auf den Prototypenbau beschränkt.

Die Colorjet-Technologie ist seit über zwei Jahrzehnten auf dem Markt und galt lange Zeit als das einzige Verfahren für den vollfarbigen 3D-Druck. Bei dieser Methode wird das Materialpulver mithilfe eines farbigen Klebers zusammengehalten, was zu einer Art künstlichem Sandstein führt. Dieses Material ist relativ schwer, brüchig und weist eine geringe mechanische Stabilität auf. Obwohl der Hersteller die Technologie immer noch anbietet, hat sie sich nicht weit verbreitet und ist heute nur noch selten anzutreffen.

Die meisten FDM/FFF-Drucker arbeiten üblicherweise nur mit einem Material pro Druckvorgang. Es gibt jedoch mittlerweile auch Maschinen, die in der Lage sind, mit mehreren Materialien zu drucken und somit mehrfarbige Objekte zu erzeugen. Bei diesen Druckern werden die verschiedenen Farben von unterschiedlichen Druckköpfen aufgetragen, was jedoch zu einer signifikanten Verlängerung der Druckzeit führen kann.

Ein besonderer Fall ist der indirekte vollfarbige FDM-Druck, den das taiwanesische Unternehmen XYZ-Printing (New Kingpo Group) entwickelt hat. Hierbei handelt es sich um einen indirekten Prozess, da das ursprünglich einfarbige Objekt (meist weiß oder durchsichtig) erst nach dem eigentlichen Druckvorgang eingefärbt wird.

Vollständigkeitshalber möchten wir Ihnen einen kurzen Überblick darüber geben, wie Sie vollfarbige 3D-Modelle erstellen können, die in einer der oben genannten Technologien produziert werden können.

• 3D-Scan: Moderne 3D-Scanner können farbige Abbilder erstellen, erfordern jedoch oft eine Nachbearbeitung, um sie für den 3D-Druck geeignet zu machen.
• Konstruktion mit CAD-Programmen: Die meisten CAD-Programme ermöglichen die Verwendung von Farben oder Texturen bei der Modellerstellung, was für technische Objekte vorteilhaft ist.
• Design mit 3D-Modellierungssoftware: Diese Methode eignet sich gut für organische Formen, ist jedoch weniger für technische Objekte geeignet.