Additive Fertigung

Die Fertigungsindustrie entwickelt sich ständig weiter, und einige der bahnbrechendsten Innovationen finden in der additiven Fertigung statt. Die additive Fertigung ist für ihre erstaunliche Geschwindigkeit und Präzision bekannt, was sie zunehmend zu einer bevorzugten Option für die Herstellung einer Vielzahl von Industrie- und Konsumgütern und Anwendungen macht.

Während herkömmliche Fertigungstechnologien wie die CNC-Bearbeitung längere Vorlaufzeiten erfordern und bei der Herstellung komplexer Merkmale nicht ausreichen, kann der 3D-Druck bei vielen Projekten, die eine höhere Präzision und kürzere Vorlaufzeiten erfordern, als Ergänzung oder sogar als Ersatz für die CNC-Bearbeitung dienen.

Die additive Fertigung ist ein Verfahren, bei dem Teile und Produkte durch Hinzufügen von Material hergestellt werden und nicht wie bei der CNC-Bearbeitung durch Wegnehmen von Material. Eine der gängigsten Formen der additiven Fertigung ist der 3D-Druck. Bei der additiven Fertigung werden computergesteuerte Maschinen und CAD-Software eingesetzt. Diese Maschinen folgen der Programmierung der CAD-Software, um das gewünschte Teil oder Produktdesign durch Hinzufügen von Material herzustellen.

Additive Fertigungsmaschinen - bekannt als 3D-Drucker - bestehen aus vielen kleinen und komplizierten Teilen. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, dass regelmäßige, spezialisierte Wartungen und Leistungstests durchgeführt werden, um genaue Drucke zu gewährleisten.

Die in der additiven Fertigung verwendeten Rohstoffe müssen oft vorsichtig gehandhabt werden und haben im Vergleich zu anderen Fertigungsmaterialien eine kürzere Haltbarkeit. Zwar besteht bei einigen 3D-Druckverfahren die Möglichkeit, überschüssiges Baumaterial zu recyceln, doch ist zu bedenken, dass die wiederholte Verwendung von recyceltem Material die Eigenschaften des Materials beeinträchtigen kann, wenn es nicht häufig genug durch neues Material ersetzt wird.

Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks besteht darin, dass die meisten additiven Fertigungsmaschinen nicht überwacht werden müssen, sobald der Druckvorgang begonnen hat. Der Grund dafür ist, dass der 3D-Drucker durch einen vorprogrammierten, automatisierten Prozess gesteuert wird. Eine der einzigen Möglichkeiten, den additiven Fertigungsprozess zu unterbrechen, besteht darin, dass der 3D-Drucker nicht genügend Material hat.

Bei vielen additiven Verfahren können Sie das gedruckte Bauteil einfach von der Bauplattform entfernen. Bei anderen additiven Verfahren, die eher industrieller Natur sind, kann das Entfernen des Drucks ein hohes Maß an Geschicklichkeit und Präzision erfordern, da der Druck möglicherweise noch an der Bauplatte befestigt oder in Baumaterial eingeschlossen ist. Für diese additiven Verfahren sind komplexere Entnahmeverfahren erforderlich, die von menschlichen Bedienern durchgeführt werden, sowie eine streng kontrollierte Umgebung und besondere Sicherheitsvorkehrungen.

Nachdem das gedruckte Teil aus der Baueinheit entnommen wurde, kann eine Vielzahl von Nachbearbeitungsmethoden angewandt werden. Bei der additiven SLA-Fertigung beispielsweise werden die gedruckten Teile unter UV-Licht ausgehärtet, und SLS-Metallteile müssen möglicherweise in einem Ofen wärmebehandelt werden. Außerdem werden bei einigen additiven Fertigungsverfahren Träger verwendet, die bei der Nachbearbeitung sorgfältig entfernt werden müssen. Darüber hinaus können viele additiv hergestellte Materialien während der Nachbearbeitung geschliffen, getrommelt oder poliert werden.

Die additive Fertigung hat sich zu einer wertvollen Herstellungsmethode in einer Vielzahl von Branchen entwickelt, darunter Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilbau, Konsumgüter und Robotik. Einige der Gründe für diese Beliebtheit sind die Tatsache, dass die additive Fertigung eine bemerkenswerte Effizienz, Erschwinglichkeit und Qualität für viele verschiedene Produktdesigns bietet.

Hier sind einige der häufigsten Anwendungen der additiven Fertigung:

Teile in kleinen Stückzahlen mit kurzen Durchlaufzeiten

Additive Fertigungsverfahren eignen sich hervorragend für die Produktion von Teilen in kleinen Stückzahlen auf Abruf. Der Grund dafür ist, dass herkömmliche Fertigungsverfahren aufgrund des Werkzeugbedarfs oft eine große Produktionsmenge erfordern, um die Stückkosten zu senken. Im Gegensatz dazu fallen bei der additiven Fertigung keine zusätzlichen Kosten für Werkzeuge an, was bedeutet, dass kleine Mengen von 3D-gedruckten Teilen problemlos auf Abruf hergestellt werden können.

3D-Druck von zusammengesetzten Teilen

Die additive Fertigung ermöglicht die Zusammenführung einzelner Komponenten zu einem einzigen 3D-Druckteil. Diese konsolidierten Drucke haben oft komplexe Geometrien oder bewegliche Teile. Die additive Fertigung ermöglicht es, die gesamte Baugruppe des Teils in einem einzigen Druckvorgang herzustellen, während bei der herkömmlichen Fertigung mehrere Komponenten erst später zusammengefügt werden müssen. Das Ergebnis dieser erstaunlichen Fähigkeit ist, dass weniger Zeit und Geld für die Montage aufgewendet werden muss und Projektverzögerungen vermieden werden können.

Fertigung von extrem kleinen Teilen

Einer der Nachteile der CNC-Bearbeitung oder der subtraktiven Fertigung ist, dass sie bei kleinen Teilen eine Herausforderung darstellen kann. Im Gegensatz dazu ist die additive Fertigung eine hervorragende Lösung für die Herstellung kleinerer Teile bei geringeren Stückzahlen. Da die Produktion kleiner Teile durch den Einsatz der additiven Fertigung zunimmt, ergeben sich zudem Größenvorteile und die Gesamtprojektkosten sinken. Eines der besten Beispiele für den Einsatz der additiven Fertigung zur Herstellung kleiner Teile findet sich in der Medizinbranche, wo Teile für den individuellen Gebrauch in Anwendungen wie Implantaten oder Prothesen stark angepasst werden müssen.

Bessere Anpassung

Im Vergleich zur CNC-Bearbeitung ist die additive Fertigung den Anpassungsmöglichkeiten für Produktdesigner weit überlegen. Da der 3D-Druck nicht die Kosten und den Zeitaufwand verursacht, die mit den Werkzeuganforderungen der CNC-Bearbeitung verbunden sind, können Ingenieure 3D-gedruckte Teile für hochspezialisierte Anwendungen individuell anpassen. Diese Anpassungsmöglichkeiten umfassen Faktoren wie Ästhetik und erweiterte Funktionalität. Einige gängige Beispiele für eine verbesserte Anpassung mithilfe der additiven Fertigung sind die Konsumgüterindustrie, da einzigartige Merkmale wie Logos einfach hinzugefügt und geändert werden können, indem die Designdatei, die in den 3D-Drucker eingegeben wird, angepasst wird. Auch die Dentalindustrie profitiert von dem hohen Maß an Individualisierung, das die additive Fertigung für Anwendungen wie z. B. Zahnschienen bietet, die sich den Zähnen des Patienten mit einem hohen Maß an Genauigkeit und Präzision anpassen lassen.

Die Begriffe "3D-Druck" und "additive Fertigung" werden oft synonym verwendet, aber sie sind nicht genau dasselbe. Der Hauptunterschied zwischen additiver Fertigung und 3D-Druck besteht darin, dass beim 3D-Druck Teile durch schichtweises Hinzufügen von Material hergestellt werden. Bei der additiven Fertigung hingegen werden Teile ebenfalls durch Hinzufügen von Material hergestellt, wobei das Material schichtweise hinzugefügt werden kann, aber nicht muss.

Beim 3D-Druck handelt es sich um ein Herstellungsverfahren, bei dem ein Teil oder Produkt mit Hilfe einer hochentwickelten Maschine und CAD-Software Schicht für Schicht aufgebaut wird. Die CAD-Software programmiert den 3D-Drucker auf die genaue Menge des zu verwendenden Materials und die genaue Stelle, an der es aufgebracht werden soll. Die meisten 3D-Drucker verwenden Druckmaterial auf Polymerbasis, da es vielseitig einsetzbar und für 3D-Druckprojekte leicht zu beschaffen ist. Neben Polymeren gibt es einige 3D-Drucktechnologien, die auch Metalle, Legierungen und Keramiken verwenden können.

Anhand dieser Merkmale lässt sich nicht leugnen, dass der 3D-Druck in der Tat ein additives Fertigungsverfahren ist. Der Unterschied zwischen den beiden Verfahren liegt jedoch darin, dass die additive Fertigung eine breitere Kategorie ist, die im Vergleich zum 3D-Druck eine größere Vielfalt an Verfahren umfasst. So werden beispielsweise auch das selektive Laserschmelzen und die Elektronenstrahlfertigung als additive Fertigungsverfahren eingestuft. Bei keinem dieser Verfahren werden die Teile schichtweise aufgebaut, wie es beim 3D-Druck der Fall ist. Dennoch werden die Teile durch Hinzufügen von Material hergestellt, anstatt es wie bei der CNC-Bearbeitung zu entfernen.