Professionelle 3D-Druck-Lohnfertigung in Industriequalität in kürzester Zeit

Der 3D-Druck, in der Fachsprache additive Fertigung genannt, hat das Potenzial, die industrielle Fertigung auf ein neues Niveau zu heben. Bei dem modernen Verfahren werden industrielle Werkstücke Schicht für Schicht aufgebaut. Fand der 3D-Druck bisher vornehmlich bei der Herstellung von Prototypen und Kleinserien Verwendung, kommt er inzwischen zunehmend in der industriellen Massenfertigung zum Einsatz.

Beim 3D-Druck werden Bauteile Schicht für Schicht aufgebaut! (link)

Was genau wird unter 3D-Druck verstanden?

Der Begriff 3D-Druck fasst alle Produktionsverfahren zusammen, die mithilfe modernster Computertechnik dreidimensionale Werkstücke und Gegenstände herstellen. Beim schichtweisen Aufbau werden keine Werkzeuge oder Gussformen mehr benötigt. Er wird vielmehr nach vorgegebenen Formen und Maßen computergesteuert abgewickelt und eignet sich für fast alle Werkstoffe.

In der industriellen Anwendung eignen sich additive Fertigungsverfahren zur schnellen und günstigen Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten. Manche Erzeugnisse lassen sich damit auch reparieren oder ergänzen. Dadurch wird die 3D-Druck-Service-Lohnfertigung zum unverzichtbaren Bestandteil für Unternehmen, die ihre Produktion nach den Prinzipien der Industrie 4.0 aufstellen.

Welche Materialien können verwendet werden?

3D-Drucke können mit den unterschiedlichsten Materialien angefertigt werden. Für die industrielle Produktion finden vor allem vier Werkstoffe Verwendung:

• Metalle
• Keramik
• Kunststoffe
• Biomaterialien

Die Werkstoffe können dabei die unterschiedlichsten Materialeigenschaften aufweisen:

• Pulver
• Granulate
• Flüssigkeiten
• Filamente

Für welche Anwendungen eignen sich 3D-Drucke?

In der industriellen Fertigung kommt der 3D-Druck bei verschiedenen Anwendungen zum Zuge:

• Rapid Prototyping (RP): Dabei geht es um die einfache, und schnelle und kostengünstige Herstellung dreidimensionaler Prototypen. Die Entwicklungszeit wird spürbar verkürzt.
• Rapid Tooling (RT): Erstellung von Werkzeugen für kleine, mittlere und große Losgrößen.
• Rapid Manufacturing beziehungsweise Direct Manufacturing (DM): Einsatzbereiche von der Kleinstserie bis zur Massenfertigung.
• Rapid Repair (RR): Beschädigte Stellen an Werkzeugen oder Werkstücken lassen sich in kurzer Zeit neu aufbauen, ohne dass neue Teile benötigt werden.

Welche Vorteile sind mit der additiven Fertigung verbunden?

Industrielle Fertigung mithilfe von 3D-Druck ist im Prinzip das Gegenteil der herkömmlichen Fertigung, bei der Werkstücke durch Zerspanen hergestellt werden. Der Produktionsprozess ähnelt der Arbeit eines Bildhauers, der aus einem Marmorblock eine Statue formt. Dabei wird nur so viel Material verbraucht, wie von dem Werkstück beansprucht wird. Zudem lassen sich äußerst komplexe Formen verwirklichen.

Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks besteht darin, dass die Erzeugnisse individuell an die Anforderungen der Kunden angepasst werden können. Die Prozessketten verkürzen sich, die Herstellung erfolgt in kürzerer Zeit und geht mit signifikant niedrigeren Kosten einher. Während bei herkömmlichen Fertigungsverfahren für einzelne Prozessschritte Tage bis Wochen vergehen, erstellt der 3D-Druck diese innerhalb weniger Stunden. Zusammenfassend lassen sich die folgenden Vorzüge erkennen:

• Komplexität in der Formgestaltung
• Einsparung von Rohstoffen
• Individuelle Anpassungsfähigkeit
• Spürbare Zeitersparnis

Welche 3D-Fertigungsverfahren sind auf dem Markt?

Derzeit werden additive Fertigungsmethoden in der metall- und in der kunststoffverarbeitenden Industrie verwendet. Dort wird vornehmlich nach zwei Verfahren gearbeitet.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Bei FDM, zu deutsch Schmelzschichtung, handelt es sich um das von Verbrauchern bevorzugte 3D-Druckverfahren. Thermisch bearbeitbare Kunststoffe werden durch eine beheizte Düse geschickt, wodurch sie verformbar werden. Das Material schmilzt und der Kunststoff wird schichtweise auf der Konstruktion-Plattform aufgebaut. Die Schmelzschichtung wird vornehmlich bei der Herstellung von Prototypen angewendet.

Stereolithografie (SLA)

Bei der Stereolithografie handelt es sich um die erste weltweit bekannt gewordene 3D-Technologie. Noch heute ist sie sehr beliebt in der professionellen Anwendung. Dabei wird Kunstharz zu Kunststoff ausgehärtet.

Mit SLA lassen sich wasserdichte, homogene und detailgenaue Prototypen anfertigen, die enge Toleranzen und glatte Oberflächen aufweisen. Sie wird vornehmlich im Maschinenbau, im Modellbau, in der Zahntechnik und bei der Schmuckherstellung angewendet.

Fazit – die Zukunft des 3D-Drucks

Der Branche werden bis 2023 jährlich zweistellige Wachstumsraten bescheinigt. Begründet wird dieser Umstand mit dem breiten Anwendungsspektrum, das die Technologie abdeckt. Dieses reicht von der Herstellung detailgetreuer Prototypen über die Erzeugung hochkomplexer Geometrien bis hin zur Serienfertigung.

Dadurch wird die Technologie für Handwerksbetriebe und mittelständische Unternehmen interessant, die sich von den mit 3D-Druck verbundenen Anwendungen erhoffen, ihren Stellenwert am Markt entscheidend zu verbessern. Sobald sich die Technologie in der Massenproduktion etabliert hat, ist von einem wahren Boom auszugehen.