Additive Fertigung

Der 3D-Druck wird vor allem im industriellen Sektor meist als „Additives Manufacturing“ (AM) respektive (in Deutsch) „Additive Fertigung“ bezeichnet. Er eignet sich sowohl für die Herstellung von Prototypen (Rapid Prototyping), von Endprodukten (Rapid Manufacturing) und von Werkzeugen und Formen. Letzteres bezeichnet man als Rapid Tooling. Additive Fertigung kommt immer häufiger auch in der Kleinserienfertigung zum Einsatz und wird für die nahe Zukunft vorausgesagt auch in der industriellen Großserienfertigung eingesetzt werden zu können.

Das Rapid Prototyping hat das Ziel, schnell Anschauungsmodelle zu produzieren, die keinen großen Anforderungen ausgesetzt sind, während beim Rapid Tooling hochspezialisierte Fertigungswerkzeuge gefertigt werden, die enormen mechanischen Anforderungen standhalten müssen. Ein weiteres Anwendungsgebiet der additiven Fertigung ist das Rapid Repair. Unter diesem Begriff versteht man die Reparatur beschädigter Werkzeuge oder Objekte. In Zukunft wird die additive Fertigung im privaten als auch im industriellen Sektor und in der Forschung eine noch größere Bedeutung bekommen.

Es muss bei der Herstellung von Werkstücken zwischen der additiven und der subtraktiven Fertigung unterscheiden. Bei Letztgenannter wird das Objekt durch das Abtragen des Materials hergestellt, hier spricht man auch von der Zerspanung. Bei der additiven Fertigung hingegen wird das Material für das Objekt Schicht für Schicht aufgetragen. Dadurch ist es möglich, sehr komplexe Strukturen zu realisieren und im Vergleich  zur subtraktiven Fertigung Material einzusparen. Gleichzeitig können hier Treppenstufeneffekte entstehen. Durch eine Reduzierung der Schichtdicke lässt sich der Effekt reduzieren.

Diese additiven Fertigungsverfahren gibt es

Grundsätzlich wird zwischen mehreren Verfahrensgruppen unterschieden. Zu den wichtigsten gehören der Kunststoffdruck und der Metalldruck. Dazu kommen noch Verfahren, die additive und subtraktive Fertigungstechnologien beinhalten (Hybridverfahren).

Zu den bekanntesten additiven Fertigungsverfahren gehören das/die

Hinzu kommt noch der weit gefächerte Bereich des Bioprintings.

Eine vollständige und umfassende Übersicht der 3D-Druckverfahren bietet das 3D-grenzenlos Magazin auf dieser Seite.

Vorteile und Nachteile der additiven Fertigung

Mit Hilfe der additiven Fertigung lassen sich der Materialverbrauch und die Kosten deutlich reduzieren. Gleichzeitig lassen sich sehr komplexe Geometrien realisieren, und dies in einem Arbeitsschritt. Es gibt also eine größere Gestaltungsfreiheit. Werkzeuge und Produkte können zudem nach ihren spezifischen Bedürfnissen produziert werden. Durch schnellere Produktionsprozesse, die teilweise nicht mehr Tage oder Wochen, sondern nur wenige Stunden brauchen, einen geringeren Materialeinsatz und kürzere Prozessketten reduzieren sich die Kosten erheblich. Die Produktion von Guss-Werkzeugen und der Einsatz von CAM-Programmen ist ebenfalls nicht notwendig.

Von Nachteil ist, dass nach der Fertigung des Objektes oftmals noch weitere Schritte notwendig sind. Dies bezeichnet man als Post Processing. So muss beispielsweise die Oberfläche nachbearbeitet werden, um die gewünschte Güte zu erreichen. Vor allem für die additiv gefertigten Metallteile kann ein langes Finishing notwendig sein. Die Massenfertigung ist mit dem 3D-Druck auch nur in begrenztem Umfang möglich. Die Anschaffungskosten für die industriellen Anlagen schrecken zudem manches Unternehmen ab.

Eine Vielzahl an Materialien können für den 3D-Druck genutzt werden. Dazu gehören Metalle, Polymere, Kunstharze, Keramik und Sand. Das Material kann dabei in Pulverform, als Kunststoffgranulat, als thermoplastisches Kunststofffilament in Fadenform, als Flüssigkeit und als Draht verarbeitet werden.

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