Wie funktioniert ein 3D-Drucker?

Du hast bestimmt schon einmal von 3D-Druck gehört und das man damit mittlerweile fast alles herstellen kann. Aber weißt du auch, wie so ein 3D-Drucker funktioniert?

Das prinzipielle Verfahren ist, dass ein dreidimensionales Modell Schicht für Schicht aufgebaut wird. Benötigt werden dafür Materialien, die unter bestimmten Bedingungen ihre Eigenschaften ändern und beispielsweise schmelzen oder eben auch wieder aushärten. Weit verbreitet sind drei verschiedene Verfahren des 3D-Drucks. Die Stereolithographie, das Laser-Sintern und das Fused Deposition Modeling. In allen Fällen werden die Modelle bereits als 3D-Datei an den Drucker übermittelt. Bei der Stereolithographie kommt ein flüssiges Epoxidharz als Basismaterial zum Einsatz. Eine Hebebühne, die in einem Becken aus Epoxidharz angebracht ist fährt schrittweise von oben nach unten. In jedem Schritt wird mit einem Laser eine Schicht des Modells abgefahren. Überall, wo der Laser entlangfährt, härtet das Harz aus und am Ende entsteht eine dreidimensionale Struktur. Beim Laser-Sintern hingegen dient ein Kunststoffpulver als Ausgangsmaterial. Dieses Pulver kann mit Hilfe eines Lasers punktuell aufgeschmolzen werden und verhärtet anschließend sehr schnell wieder. Das Pulver wird hier mit Hilfe einer Rolle schichtweise aufgetragen und in jede Pulverschicht die entsprechende Struktur des Modells rein „gebrannt“. Überschüssiges Pulver kann am Ende abgebürstet werden. Das letzte Verfahren, das Fused Deposition Modeling, arbeitet etwas anders. Hier gibt es im Drucker ähnlich wie bei 2D-Druckern eine Düse, die einen vorher verflüssigten Kunststoff Schicht für Schicht auf das Modell aufträgt. Sobald der flüssige Kunststoff die Düse verlassen hat, härtet er aus und bildet somit das 3D-Objekt.

Grundsätzlich gibt es 3D-Drucker in allen Varianten und Größen von haushaltstauglichen Spielzeugen bis hin zu industriellen Großanlagen. Die sehr präzise Technik der 3D-Drucker wird immer weiter entwickelt, so dass mittlerweile erstaunliches damit „gedruckt“ werden kann.

 

Quellen:

https://www.printer-care.de/de/drucker-ratgeber/wie-funktioniert-ein-3d-drucker

https://www.tintenmarkt.de/Blog/Der-3D-Druck-was-ist-das-und-wie-funktioniert-er-1538

https://praxistipps.chip.de/wie-funktioniert-ein-3d-drucker-verstaendlich-erklaert_45124

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Darf Metall in die Mikrowelle?

Ein auch im Internet sehr heiß diskutiertes Thema: Darf Metall in die Mikrowelle? Kann  ich den Löffel in der Milchtasse lassen, wenn ich diese in der Mikrowelle erwärme? Hierüber ranken sich viele Mythen und Theorien. Diese reichen von „man soll sogar einen Löffel ins Getränk legen“ bis hin zu „auf keinen Fall, da kann die Mikrowelle explodieren“.

Wie in den meisten Fällen, haben alle Aussagen irgendwo ihren begründeten Ursprung und es kursieren etliche Videos im Internet von Leuten, die selber mit Metall in der Mikrowelle experimentiert haben. Grundsätzlich sollte man an dieser Stelle sagen, dass es in manchen Fällen nicht zu empfehlen ist und es eigentlich keinen Grund gibt, Metall „sinnlos“ in der Mikrowelle zu platzieren. Allerdings wirklich gefährlich ist es in der Regel nicht. Entscheidend ist tatsächlich die Form des Metalls. Grundsätzlich werden nämlich durch die Mikrowellen in Metallen elektrische Ströme erzeugt. (Funktionsweise einer Mikrowelle) Die Mikrowellen regen die im Metall frei beweglichen Elektronen zur Bewegung an und bewegte Elektronen sind Strom. Stromfluss in Metallen führt erst einmal dazu, dass sich das Metall erhitzt. Nun ist es aber so, dass dieser Stromfluss sich vor allem auf die Kanten oder Spitzen des Metalls konzentriert. Durch die dabei entstehenden hohen Spannungen, kann es tatsächlich zu Funkenflügen kommen. Vor allem wenn sich zwei solcher Kanten sehr nahe kommen. Klassisches Beispiel hierfür ist eine Gabel. Die Zinken bieten optimale Eckpunkte für den Stromfluss und liegen direkt nebeneinander, weshalb es bei Gabeln in der Mikrowelle schnell zu Funkenflug kommt. Kritisch sind auch sehr dünne Metallbeschichtungen auf Geschirr, wie beispielsweise ein Goldrand auf einem Teller. Diese dünnen Schichten können so heiß werden, dass sie anfangen zu schmelzen. Ein Löffel hingegen verteilt die Ladungen, die durch die Mikrowellen entstehen recht gut. Allerdings sollte dieser auch nicht zu nah am Gehäuse der Mikrowelle entlanglaufen. Dieses ist nämlich auch aus Metall und bei sehr kurzem Abstand kann es auch hier zu Funkenflug kommen.

Wissenschaftler des Frauenhofer Instituts haben außerdem getestet, wie sich gefüllte Aluminiumschalen in der Mikrowelle verhalten. Fertiggerichte sind oft in solchen Schalen verpackt und werden gerne einfach so in die Mikrowelle gestellt. Dies ist nach der Aussage der Wissenschaftler auch ohne Bedenken möglich. Entscheidend hierbei ist, dass die Behälter befüllt sein müssen, damit das Metall nicht mit sich selber interagieren kann.

Auch wenn Funkenschlag in der Mikrowelle sicher nicht zu längeren Lebenserwartung des Geräts beiträgt, so ist auch nicht jeder Funke in der Mikrowelle gleich eine potentielle Explosionsquelle. Sollten beim Betrieb der Mikrowelle doch einmal Funken im Inneren zu sehen sein, kann das Gerät ganz einfach abgeschaltet werden und die Funkenquelle entfernt werden. Wer seine wertvollen Goldrandteller, die er von seiner Urgroßmutter geerbt hat, in die Mikrowelle stellt, wird sich allerdings schnell ärgern. Ein geschmolzener Goldrand ist wohl kaum noch zu retten.

 

Quellen:

https://www.haz.de/Nachrichten/Wissen/Uebersicht/Darf-Metall-in-die-Mikrowelle

https://www.ekitchen.de/kuechengeraete/mikrowelle/ratgeber/loeffel-in-der-mikrowelle-557491.html

Die Ozonschicht – Wie kann sie uns schützen?

Die Ozonschicht – Jeder hat schon einmal davon gehört und  auch oft, dass sie gut für uns ist bzw. ein Ozonloch sich negativ für uns auswirkt. Doch was ist Ozon überhaupt und was bewirkt es, dass seine Abwesenheit so gefährlich für uns sein kann?

Ozon ist erst einmal ein Molekül aus drei Sauerstoff Atomen (O₃). Der normale Sauerstoff, den wir zum atmen brauch besteht nur aus zwei Atomen (O₂). Grundsätzlich ist Ozon eher gesundheitsgefährdend. Es reizt Augen und Atemwege und ist somit in höheren Konzentrationen zu vermeiden. Die Ozonschicht, von der oft die Rede ist und in der eine erhöhte Ozonkonzentration vorliegt, befindet sich allerdings in etwa 15- 25 km Höhe, so dass sie für uns keine gesundheitlichen Schäden hervorrufen kann.

Viele haben vielleicht schon einmal gehört, dass das Ozon uns vor gefährlicher UV- Strahlung schützt. Das stimmt, denn Ozon wird gebildet, indem ein „normales“ Sauerstoffmolekül (O₂) durch energiereiche ultraviolette Strahlung (UV) gespaltet wird. Es entstehen also zwei einzelne Sauerstoffatome (O). Jedes dieser beiden O- Atome kann sich nun an ein anderes O₂– Molekül anheften. Ein Ozon- Molekül entsteht (O₃). Genauso kann es aber auch sein, dass die UV- Strahlung auf ein Ozon- Molekül trifft. Auch hier wird ein einzelnes Sauerstoffatom ab gespaltet und es entsteht ein O- Atom und ein O₂– Molekül . Das frei gewordene Sauerstoffatom verbindet sich wieder mit einem anderen Sauerstoffmolekül (O₂) zu einem Ozon- Molekül.

Ozon kann also durch UV- Strahlung zerstört, aber eben auch indirekt wieder gebildet werden. Die UV- Strahlung, die in der Ozonschicht zur Spaltung und Bildung von Ozon beiträgt, kann schon nicht mehr bis zu uns auf die Erde gelangen. Und auf diese Weise schützt uns das Ozon vor gesundheitsschädlicher und teilweise Krebserregender UV- Strahlung.

Natürlich gelangt immer noch ein Teil des UV- Lichts bis zu uns auf die Erdoberfläche und aus diesem Grund kann Ozon auch dort gebildet werden. Deswegen ist an Tagen mit sehr hoher Sonneneinstrahlung oft die Rede von hohen Ozon Werten. Das kann sich im Extremfall durch gereizte Augen bemerkbar machen. Im Normalfall merken wir aber nichts davon.

Das viel diskutierte Ozon- Loch befindet sich übrigens über der Antarktis, also dem Südpol. Ausläufer gelangen allerdings teilweise bis nach Australien oder Südamerika, wodurch die UV- Strahlung dort extrem hohe Werte erreichen kann.

Wissenschaftlern zufolge, konnte allerdings schon ein Rückgang des Ozonloches festgestellt werden. Das liegt vor allem daran, dass der Ausstoß Ozonschädigender Halogene (v.a. Fluor, Chlor, Brom) reduziert, und in bestimmten Bereichen sogar verboten wurde.