Additive Manufacturing

In den letzten Jahrzehnten gewinnt Additive Manufacturing (AM, additive Fertigung oder umgangssprachlich 3D-Druck) immer mehr an Bedeutung und hält Einzug in immer mehr unterschiedliche Industriezweige. Warum ist das so?

Grund dafür ist, dass es viele Anwendung gibt, die nach herkömmlicher, konventioneller Fertigung (subtraktiv) fertig entwickelt sind. Durch die Additive Fertigung jedoch entsteht hier wieder Potential um einen Mehrwert zu schaffen, um noch effizienter zu werden. Dies kann man nicht verallgemeinert und sagen das die Additive Fertigung in jedem Anwendungsfall der richtige Weg zu Ziel ist. Jedoch kann in bestimmten Fällen deutlich Materialeffizienter gefertigt werden, da ein Materialaufbau stattfindet. Es wird nicht, wie bei konventioneller Fertigung (Drehen, Fräsen...), von einem Materialblock so viel weggenommen, bis nur noch ein Bauteil übrig ist. Es wird nur mein Bauteil direkt so Aufgebaut wie es sein soll. Egal ob es sich hierbei um Kunststoffe, Harze oder Metalle handelt. 

Weiterhin bestehen völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten bzw. Freiheitsgrade bei konstruieren von Bauteilen. Was auch die Möglichkeit schafft, Bauteile effizienter werden zu lassen. Bionik und Topologieoptimierung sind hier große Themen in Bezug auf die additive Fertigung. Man kann sich in der Natur sehr viele ausgereifte Prinzipien Anschauen und Nachempfinden. Topologieoptimierungen machen es möglich Bauteile genau auf Ihren Bestimmungszweck hin zu optimieren. Was bedeutet bei gleicher Anforderung eine Material- und auch Platzersparniss um X-Prozent.

Per Definition ist additive Manufacturing (additive Fertigung, generativen Fertigung) eine Fertigungsmethode, bei der Material addiert (aufgebaut) wird. Im Gegensatz zu konventionellen Fertigungsmethoden wie Fräsen oder Drehen, welche subtraktiv (abziehen) arbeiten. Im Allgemeinen wird die additive Fertigung auch umgangssprachlich als 3D-Druck bezeichnet. Die meisten der Fertigungsmethoden bauen auf dem Grundsatz der ebenen Schichtbildung auf. Das zu fertigende Model wird also in Scheiben unterteilt und es wird Schicht für Schicht aufgebaut. Durch den 3D-Drucker wird Energie in das umzuformende Material gebracht, um die jeweilige Schicht abbilden zu können. Seit es das Filamentaufschmelzen bei FFF-Verfahren oder der Laserstrahl, der beim SLM-Verfahren das Metalpulver zum Schmelzen bringt.

Übersicht additive Fertigungsverfahren

Verfahren übliche Abkürzungen Basis Materialien Kosten
Fused Filament Fabrication FFF, FDM, FLM Filament Kunststoffe (ABS, ASA, PLA, PETG...) ab 150€
Selective Laser Melting SLM, LBMF Metalpulver Metalle (nichtrostende Stähle, Werkzeugstähle, Titanlegierungen, Aluminuim ...) ab 100.000€
Selective Laser Sintering SLS Kunstoffpulver Kunststoffe (PA11, PA12, TPU...) ab 10.000€
Steriolitography SLA flüssige Harze Photopolymere ab 2.000€

Die gezeigte Tabelle soll nur einen groben Überblick zu den verschiedenen Methoden aufzeigen und ist nicht abschließend. Da die additive Fertigung eine schnell und stark wachsende Säule der Fertigungsmethoden darstellt kommen ständig neue Verfahren und optimierte Methoden hinzu.

Da es in dem INTERREG - Projekt ComPrintMetal3D darum geht, additive Fertigungsverfahren für kleine mittelständische Unternehmen interessant zu machen, wurden aus diesen Verfahren jene ausgewählt, mit denen es möglich ist Bauteile aus Metall herzustellen. Um den KMU´s einen möglichst guten Überblick über die möglichen Investitionskosten geben zu können, werden 3D-Drucker mit in einer Preisspanne von ca. 750 bis 500.000€ verwendet. Dabei soll auf die verschiedenen Besonderheiten eingegangen werden mit dem Ziel den Unternehmen einen Leitfaden der bestehenden Möglichkeiten an die Hand geben zu können.

Hier finden Sie Informationen zu den gewählten Metalldruckverfahren.

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