3D Druck – Revolution in der Produktion

Die Möglichkeiten der 3D-Druck haben eine Revolution in der Produktion eingeläutet mit faszinierenden Möglichkeiten. 3D-Druck ist dabei eine Technologie, welche dank mittlerweile auch für Privatanwender erhältlichen 3D-Druckern auch von Privatanwendern eingesetzt werden kann, um eigene Objekte anzufertigen und sich mit der Technologie vertraut zu machen. Geht es um komplexere Objekte, große Stückzahlen oder auch um das Anfertigen von Bauteilen für den industriellen Einsatz wird man natürlich den Weg zu professionellen 3D-Druck-Dienstleistern gehen, welche Manufacturing für Funktionsprototypen, Ersatzteile und Serien direkt aus 3D-Daten anbieten, wie zum Beispiel die Fa. FKM. Hervorzuheben ist, dass hierbei nicht nur Dienstleistungen zum 3D-Druck angeboten werden, sondern auch zum 3D-Scanning. Ebenso gibt es hier auch die notwendigen Qualitätsprüfungen wie die Überprüfung der Pulverqualität, Zugversuche oder Porositätsmessungen und weiteres mittels Scanner und CT, was man in der Form zu Hause natürlich nicht leisten kann.

Was ist 3D-Druck?

Generell werden beim 3D-Druck auf Basis von Software-Modellen, die in einem CAD-Programm definiert werden, dreidimensionale Objekte erzeugt bzw. gedruckt. Hierzu wird beim Druckprozess verflüssigtes Material oder Material in Pulverform wie Kunststoff, Keramik oder auch Metalle Schicht für Schicht aufgetragen entsprechend den 3D Modellen, die zuvor in der Software am Computer definiert wurden. Bei 3D – Druck spricht man daher von einer additiven Fertigung. 3D – Druck gilt als eine der Schlüsselindustrien von Industrie 4.0.

Die Technologie ermöglicht dabei eine unglaubliche Vielfalt an Objekten, die erstellt werden können, von kleinsten Bauteilen bis zu komplexen Objekten und dies für die unterschiedlichsten Branchen von der Automobilbranche über Medizin bis zur Luft- und Raumfahrt. Prototypen oder Einzelbauteile on demand sind genauso möglich wie die umfangreiche Serienfertigung. Auch Privatanwender, die einen bestimmten Bedarf haben, können dabei auf Dienstleister zurückgreifen, ohne sich selber einen 3D-Drucker kaufen zu müssen. Dies ermöglicht es auch, Geschäftsideen zu testen und eventuell zu verwirklichen, die früher ohne hohe Investitionen in einen eigenen Maschinenpark ohne Weiteres nicht möglich gewesen wären.

3D-Druck ist auch ökologisch sinnvoll, da hier nur Material verwendet wird, welches auch benötigt wird, im Unterschied zur bisher meist verwendeten materialabtragenden Fertigung, bei der naturgemäß Abfall entsteht. 3D – Druck ist also sowohl ökologisch als auch ökonomisch und es ermöglicht Anwendern den Zugang zur Fertigung, die ansonsten möglicherweise keinen haben würden. 3D – Druck ermöglicht dabei auch die kostengünstige Herstellung kleiner Produktserien, ebenso wird die Anpassung und Optimierung von Produkten deutlich erleichtert und flexibler.

3D Druck Verfahren

Beim 3D Druck werden vor allem zwei Verfahren eingesetzt: Selektives Lasersintern (SLS) und Selektives Laserschmelzen (SLM). Selektives Lasersintern ist dabei ein Fertigungsprozess, bei dem Kunststoffe Schicht für Schicht aufgetragen werden, wobei ein Laser die einzelnen Partikel verschmilzt. Das am Ende entstandene 3D-Objekt kann abschließend noch veredelt werden, von Glätten bis zu Lackierungen. Durch seine hohe Anpassungsfähigkeit können bereits nach dem ersten Druck eventuell notwendige Anpassungen vorgenommen werden, was zu erheblichen Zeit-, Kosten- und Materialeinsparungen führt. Es gibt verschiedene Kunststoffmaterialien, die je nach gewünschten Einsatzzweck zur Verfügung stehen, beispielsweise mit Flammschutz oder für eine hohe thermische Belastbarkeit. Entwickelt wurde das Verfahren von Studenten der University of Texas in den 80igern des letzten Jahrhunderts, Marktreife erreichte es in den 90iger Jahren.

Ein weiteres Verfahren ist Selektives Lasermelting. Dabei handelt es sich ebenso um einen additiven Fertigungsprozess, bei dem aber Metallpulver geschmolzen wird. Zum Einsatz kommen hier Metalle wie Aluminium AlSi10mg, Edelstahl 1.4404 und 1.4542, Werkzeugstahl 1.270 und andere. Welches Metallpulver für das jeweilige Objekt am besten geeignet ist, ist dabei abhängig von der Beanspruchung (hohe Temperaturen, hohe Belastung, elektrische Leitfähigkeit, rostfrei etc.) und dem Einsatzzweck wie Medizin, Automobilbau usw.. Neben dem Anfertigen des 3D-CAD Modells sind hier auch Materialkenntnisse sinnvoll. Wichtig zu wissen ist, dass am Ende des Prozesses ganz normal benutzbare und belastbare Endbauteile entstehen. Entwickelt wurde das Verfahren vom Fraunhofer Institut ILT (Institut für Lasertechnik) in den 90igern.

3D-Druck wird die industrielle Fertigung weiter revolutionieren

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Der 3D-Druck wird ohne Zweifel die industrielle Fertigung weiter revolutionieren. Ob zur Erstellung von Prototypen, dem Anfertigen von einzelnen auch kleinsten Bauteilen bis hin zur Serienfertigung und sogar dem Einsatz im künstlerischen Umfeld. Die hohe Flexibilität, das Erlauben von Kreativität durch praktisch unlimitierte Designfreiheit für ganz neue Produkte und Objekte auf der einen Seite sowie die Ressourcen-, Zeit- und kostensparende Fertigung auf der anderen, ermöglichen neue und auch vereinfachte Wege im Rahmen der industriellen Fertigung. Aber auch Privatanwendern und Startups mit neuen Ideen erlangen mit ihr den Zugang zur Fertigung auf industriellem Niveau, ohne dass hohe Investitionen in eigene Maschinen notwendig sind.

3D-Druck Dienstleister führen weiter in dieses spannende Thema ein und bieten meist auch Informationsmaterial mit Konstruktionsrichtlinien. Ein spannendes Thema mit vielen Vorteilen, welches uns sicherlich noch viel deutlicher in der Zukunft begleiten wird.

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