Der 3D-Druck ist auf dem Vormarsch

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(CIS-intern) –  Bei genauerem Hinschauen kann man schnell bemerken, dass der sogenannte 3D-Druck eine immer größere Rolle in der industriellen Fertigung spielt. Besonders die Kunststoffe, die man unter der Bezeichnung Polyamide zusammenfasst, beschleunigen diese Entwicklung. In den Anfängen, als es zu einem regelrechten Boom des 3D-Drucks kam, ging es vor allem um die Herstellung von Prototypen, Anschauungsobjekten oder von Ersatzteilen. Dafür wurde der 3D-Druck hauptsächlich eingesetzt. Heute dagegen kommt dieses Verfahren beim Bau von Werkzeugen, Vorrichtungen, Funktionsbauteilen und besonders bei der Produktion von Kleinserien zum Einsatz.

Foto: von mohamed Hassan auf Pixabay

3D-Drucker sollen enorm flexibel sein und viele weitere Vorteile bieten. Wenn es um den 3D-Druck geht, passiert zur Zeit einiges. So findet man zum Beispiel 3D-Drucker, die mit ultravioletten (UV) Licht arbeiten. Dann gibt es auch 3D-Drucker, die können menschliche Organe sowie Gewebe mit Hilfe des sogenannten Bioprinting nachbauen. Die unterschiedlichen 3D-Druckverfahren werden sich in einigen Aspekten unterscheiden, aber sie haben dennoch eine Gemeinsamkeit. Diese Gemeinsamkeit besteht darin, dass Gegenstände auf 3D-Druckern mit Hilfe einer Verschmelzung von einzelnen Schichten erzeugt werden. Das bezeichnet man als Schichtbauprinzip. Mit diesem Schichtbauprinzip, durchgeführt von den 3D-Druckern, können auch sehr komplexe Strukturen entstehen und es gibt kaum Beschränkungen, wenn es um das Design geht. Man kann eine große Anzahle an unterschiedlichen Maschinen finden, die alle dieses Schichtbauprinzip verwenden und als 3D-Drucker bezeichnet werden.

Bei dem 3D-Druck handelt es sich um eine Form der additiven Fertigung, auch AM genannt. Man versteht unter einer additiven Fertigung den industriellen, oder vielmehr den professionellen Einsatz generativer Fertigungsverfahren.

Was sind die wichtigsten 3D-Druckverfahren?

Die additive Fertigung bietet besonders Vorteile in Form von verkürzten Produktionszeiten, spürbaren Kostenvorteilen bei relativ geringen Stückzahlen und der Realisierbarkeit von komplexen Geometrien. Wegen dieser Vorteile haben sich diese Hauptanwendungsgebiete ergeben:

  • Die Herstellung von Prototypen

  • Die Produktion von Kleinserien

  • Die Herstellung von Vorrichtungen

Mit Hilfe des 3D-Drucks erhält man unvergleichliche gestalterische Freiheiten.

Die Herstellung von Prototypen

Die Vorteile im Vergleich zu den traditionellen Verfahren sehen wie folgt aus:

  • Wenn eine CAD-Datei vorliegt, kann direkt mit dem Druck begonnen werden. Man benötigt dann keine Werkzeuge oder anderen Programme.

  • Die Produktion kann besonders schnell umgesetzt werden (schon wenige Werktage sind möglich).

  • Eine Iteration oder eine Anpassung eines Objekts kann rasch sowie ohne Probleme vorgenommen werden.

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Was sind geeignete Objekte?

  • Nahezu alle Bauteile von Maschinen, von Produkten können gedruckt werden (zum Beispiel Gehäuse, mechanische Komponenten, strukturelle Bestandteile).

  • Wegen der großen Auswahl an Technologien kann man unterschiedliche Materialien verwenden und hat damit die Möglichkeit, eine große Zahl an Materialeigenschaften abdecken zu können.

  • Es ist möglich, sehr große oder sehr kleine Objekte produzierten zu können. Manchmal sind dafür spezialisiertere Lösungen nötig.

Die Kleinserienfertigung

Die Vorteile gegenüber den traditionellen Verfahren lauten wie folgt:

  • Eine recht kurze Vorlaufzeit ist möglich.

  • Es ist kaum mehr eine Lagerhaltung nötig.

  • Auch bei einer geringeren Stückzahl kann diese Fertigung kostengünstiger sein.

  • Es wird eine hohe Variabilität geboten. Änderungen an Objekten können so rasch sowie unproblematisch vorgenommen werden.

Was sind geeignete Objekte?

  • Meistens kleine bis mittelgroße Kunststoffobjekte.

  • Objekte, bestehend aus Kunststoff oder auch Metall mit einer anspruchsvollen Geometrie.

  • Der Einsatz der Objekte kommt meist bei Produkten/Maschinen vor, die nur in „geringer“ Stückzahl benötigt werden.

  • Vorserien-Produkte für die Automobilindustrie und Medizintechnik.

  • Hoch individuelle Produkte, wie beispielsweise in der medizinischen Industrie.

Vorrichtungen

Die Vorteile gegenüber den traditionellen Verfahren lauten hier wie folgt:

  • Es gibt so gut wie keine Einschränkungen in der Geometrie.

  • Es sind sehr geringe Vorlaufzeiten möglich.

  • Man kann einen hohen Grad an Individualisierung erhalten.

Was sind geeignete Objekte?

Im weitesten Sinne sind alle Vorrichtungen möglich. Dazu kommen noch Hilfsmittel, die in einer Produktion verwendet werden.

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