German RepRap

Der RepRap ist ein 3D-Drucker, der für das Rapid Prototyping verwendet werden kann und alle Kunststoffteile seiner Bauteile auch selbst herstellen kann (Autoreplikation). Der Name RepRap steht für Replicating Rapid-prototyper. Die Pläne für das Gerät und die nötige Software stehen unter der GNU General Public License.

Die Idee
Adrian Bowyer erfand und entwickelte die Idee des RepRap und hat diese ausführlich dokumentiert.

Seine Konstruktionen stellte er unter die GNU General Public License mit dem Ziel, eine möglichst weite Verbreitung zu erreichen. Die Materialkosten für die erste Version des RepRap beliefen sich auf etwa 500 €. Somit soll die Maschine für jeden bau- und nutzbar sein.

Ein weiterer wichtiger Aspekt seiner Philosophie ist die Replizierbarkeit der Konstruktion. Zumindest unter europäischem Patentrecht ist der Nachbau auch patentierter Konstruktionen für den Eigenbedarf erlaubt, daher ist für den Selbstbauer ein Konflikt des ausschließlich aus selbstgedruckten Teilen und Standardteilen (z.B. Schrauben) zusammengesetzten Druckers mit eventuell vorhandenen Patenten von vornherein ausgeschlossen. Replizierbarkeit erlaubt auch, bei der Herstellung des Kind-Druckers kleinere Änderungen einfach und schnell einzubringen, so dass eine Weiterentwicklung ähnlich der biologischen Evolution stattfinden kann. Dritter Aspekt der Replizierbarkeit ist, dass mit zunehmender Zahl der gebauten Drucker gleichzeitig auch die Zahl der Produktionsmaschinen steigt, so dass früher oder später ein hoher Wettbewerb zu günstigen Preisen führt.

Funktionsweise

Darwin
Der RepRap arbeitet nach dem Prinzip der Schmelzschichtung. Er besteht aus einer Hebebühne, über der ein auf zwei Achsen befestigter Druckkopf sitzt; dieser fährt die Koordinaten ab, an denen das zu erstellende Objekt Material enthalten soll. Dabei schmilzt er einen dünnen, meist etwa 3 mm starken Kunststoffstrang und drückt diesen aus einem Druckkopf mit einer Öffnung von weit unter einem Millimeter. Verwendet werden dabei oft PLA oder ABS. Für weitere Lagen senkt sich die Hebebühne jeweils um die Dicke des aufgetragenen Materials ab.

Mendel
Dieses Modell verfügt über ein Maschinenbett, das im Gegensatz zum Vorgänger nicht in der Höhe verfahren kann, dafür fährt es allerdings auf der Y-Achse. Der Druckkopf hingegen verfährt dabei auf der X- und Z-Achse. Die Bauform ist kompakter und benötigt weniger Material zur Herstellung.

Modifikationen
Ein Heizbett kann die Qualität der Produkte verbessern: Bei der Verarbeitung von ABS kommt es bei Kunststoffteilen mit großer Masse zum Verzug. Um dies zu reduzieren, wird die Druckfläche beheizt. Die aktuelle Elektronik sowie die aktuelle Software sind darauf schon eingerichtet.

Status
Im September 2006 erstellte der Prototyp des RepRap 0.2 zum ersten Mal einen Teil seiner selbst, der direkt eingebaut wurde. Ein RepRap der Version 1.0 („Darwin“) replizierte im Mai 2008 erstmals alle seine Kunststoffbauteile selbst. Die restlichen Bauteile (nur Kunststoffteile können zur Zeit ausgedruckt werden) können im Baumarkt für etwa 400 € erworben werden. Der RepRap kann vorerst nur Kunststoffgegenstände herstellen. Da Erweiterungen und Verbesserungen aber von der Maschine selbst hergestellt werden können, sobald die entsprechenden Teile am Computer erstellt wurden, kann man die Maschine selbst immer auf den neuesten Stand bringen, ähnlich wie bei Software-Updates.

Aus den erstellten Bauteilen wurde danach der erste Nachkomme eines RepRap aus selbstgedruckten Teilen zusammengebaut. Dieser Nachkomme hat auch schon nach einigen Minuten das erste Teil eines weiteren RepRap ausgedruckt. Weiterentwickelte Versionen des RepRap sollen auch elektronische Leiterbahnen herstellen können. Dadurch könnte die Maschine dann auch ihre eigenen Platinen produzieren.

Im Oktober 2009 wurde die Version 2 (Mendel) veröffentlicht. Die dritte Version ist eine verkleinerte Version von Mendel und soll sich dadurch schneller und kostengünstiger replizieren lassen.

Seit etwa Mitte 2011 findet eine rapide Erweiterung der Modellvielfalt statt. Mitte 2013 gibt es etwa 500 bekannte Variationen, viele davon von Hobbyisten oder Firmengründern erstellt. Die zentral organisierte Entwicklung eines gemeinsamen Druckermodells wurde dagegen weitgehend aufgegeben. Der Vertrieb findet derzeit (Mitte 2013) über etwa 100 eigenständige, in quasi allen Teilen der Welt ansässigen Internet-Shops statt.

Da die Herstellung sich selbst replizierender Drucker nur geringe handwerkliche Fertigkeiten erfordert und Veränderungen oder gar Neuentwürfe sehr schnell ausprobiert werden können, ist ein baldiges Ende dieser Entwicklung nicht abzusehen. Ebenso gibt es bereits Entwürfe von Druckern, die ein anderes Verfahren als das der Schmelzschichtung verwenden.