Additive Fertigung
Die additive Fertigung revolutioniert die Herstellung von Bauteilen und eröffnet neue Möglichkeiten für verschiedene Branchen. Anstelle von herkömmlichen, kostenintensiven Produktionsverfahren können Unternehmen jetzt auf additive Manufacturing-Technologien zurückgreifen, um hochwertige Serienteile aus Metall und Kunststoff schnell und effizient herzustellen. Überzeugende Vorteile sind unter anderem verringerte Energiekosten, kürzere Laufzeiten und eine hohe Wirtschaftlichkeit.
Bei Plus Manufact stehen wir Ihnen als 3D-Druck Service Dienstleister zur Seite und unterstützen Sie bei der additiven Produktion hochwertiger Bauteile und Prototypen.
Wie wird die additive Fertigung definiert?
Die additive Fertigung (engl. Additive Manufacturing), auch als 3D-Druck bekannt, ist ein modernes Druckverfahren, bei dem Bauteile schichtweise aufgebaut werden. Anders als bei traditionellen Fertigungsverfahren wird kein Material abgetragen. Dadurch ermöglicht der 3D Druck eine enorme Flexibilität und Designfreiheit, besonders bei der Produktion von Teilen mit komplexer Geometrie.
Durch die stetige Weiterentwicklung der Technologien können mittlerweile auch Serien mit additiven Fertigungsmethoden gefertigt werden. Produzierende Betriebe können nun mit fortschrittlichen 3D-Druckern in kurzer Zeit und zu geringen Kosten eine große Anzahl identischer Serienteile herstellen. Dieser Fortschritt eröffnet vor allem für Branchen, die häufig auf große Stückzahlen angewiesen sind, neue Perspektiven. Dazu gehören zum Beispiel der Maschinenbau, die Elektroindustrie, der Modellbau und die Medizintechnik.
Dafür können die generativen Fertigungsverfahren eingesetzt werden:
- die leichtere Umsetzung von neuen Ideen und Designs,
- die kostengünstige Produktion vor allem von Einzelteilen oder Kleinserien,
- die Individualisierung von Produkten, zum Beispiel bei der Anfertigung von medizinischen Implantaten,
- die Verkürzung der Lieferkette,
- Reparaturanwendungen, bei denen ausschließlich die defekten Stellen ersetzt werden sollen.
Um ein dreidimensionales Objekt mit einem 3D-Drucker herzustellen, muss zunächst eine digitale 3D-Datei des Objekts erstellt werden. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen, beispielsweise durch 3D-Modellierung mit speziellen Softwareprogrammen oder durch den Einsatz von 3D-Scannern, die reale Objekte in digitale 3D-Modelle umwandeln.Die digitalen 3D-Modelle werden in einem geeigneten Dateiformat gespeichert (technische Speicherung), um sicherzustellen, dass alle Informationen über die Geometrie, Struktur und andere Eigenschaften des Objekts erhalten bleiben. Die gängigsten Dateiformate für den 3D-Druck sind STL (stereolithography) und OBJ (object).
Additive Fertigungsverfahren in der Industrie
Mit dem 3D-Druck erschließen sich der Industrie völlig neue Produktionsmethoden. Additive Druckverfahren ermöglichen es, komplexe Bauteile in hoher Qualität und Präzision herzustellen – und das schneller und kosteneffizienter als in der Vergangenheit. 3D-Druck ist ein sehr vielseitiges Tool zur Produktion von Prototypen, Ersatzteilen und Endprodukten. Davon profitieren eine Vielzahl von Branchen, von der Luftfahrt über die Robotik bis zur Automobilindustrie. Zu unseren Spezialgebieten zählen der Maschinenbau, die Elektroindustrie, der Modellbau sowie die Produktion von Orthesen. Gerne finden wir auch für Ihre Branche eine individuelle 3D-Druck-Lösung.
Welche Vorteile hat die additive Fertigung?
Durch die Produktion von Bauteilen in mehreren Schichten entstehen neue Entwicklungsmöglichkeiten, kostengünstigere Produktion, die Möglichkeit von Sonderanfertigungen und die Fertigung von Prototypen. Diese Vorteile machen den 3D Druck zu einer attraktiven Lösung für verschiedene Branchen.
Hier sind einige der wichtigsten Vorteile im Überblick:
- Niedrige Einstiegskosten: Die Anschaffung von 3D-Druckern und gängigen Materialien ist erschwinglich, was den Einstieg in das Verfahren erleichtert.
- Reduzierter Materialausschuss: Der Prozess der schichtweisen Produktion minimiert den Materialverlust und spart zusätzlich Energie.
- Kostengünstige Prototypen: Die additive Fertigung ermöglicht die schnelle und kosteneffiziente Produktion von Prototypen für Designanpassungen und Tests.
- Schnelle und wirtschaftliche Kleinserienproduktion: Bei kleineren Stückzahlen ist der 3D Druck schneller und kostengünstiger als traditionelle Fertigungsverfahren.
- Kein hoher Lagerbestand: Virtuelles Inventar ermöglicht bedarfsgerechtes Drucken und reduziert die Notwendigkeit von Lagerhaltung.
- WiederProduktion und Optimierung älterer Teile: Durch 3D-Druck können alte Teile nachgebildet und optimiert werden, ohne auf veraltete Maschinen angewiesen zu sein.
- Hohe Wirtschaftlichkeit und Effizienz: 3D-Druck bietet hohe Effizienz und Präzision bei der Produktion komplexer Bauteile.
- Funktionale Bauteile: 3D-Druck ermöglicht die Produktion funktionaler Bauteile mit geringem Materialverbrauch und niedrigem Gewicht.
- Fertigung komplexer Formen: 3D Druck ermöglicht die Produktion komplexer Modelle mit hoher Stabilität, die mit traditionellen Verfahren schwer umsetzbar wären.
Was sind die Nachteile von additiver Fertigung?
Die additive Fertigung weist auch einige Nachteile auf: Zunächst einmal erfordert sie häufig ein aufwändiges Post Processing (Nachbearbeitung), insbesondere wenn eine hohe Oberflächengüte oder präzise Toleranzen benötigt werden. Zum anderen resultieren die meist schichtweisen Produktionsprozesse in vergleichsweise langen Prozesszeiten. Zudem ist der 3D Druck nicht für alle Anwendungen gleichermaßen geeignet und konventionelle Fertigungsverfahren können in standardisierten Massenproduktionen oft die effizientere Wahl sein.
- Post Processing: Um die gewünschte Oberflächengüte und Toleranzgrößen zu erreichen, erfordert ein generativ gefertigtes Bauteil häufig eine aufwändige Nachbearbeitung. Vor allem bei additiv hergestellten Metallteilen kann das Finishing sehr zeitaufwendig sein.
- Eingeschränkte Eignung für die Massenfertigung: Obwohl industrielle 3D Drucker immer leistungsfähiger werden, benötigen sie im Vergleich zu traditionellen Fertigungsverfahren lange, um ein Teil zu erzeugen. Für typische Massenproduktionen ohne Individualisierung sind generative Verfahren daher oft nicht die wirtschaftlichste Lösung. Bei der Produktion komplexer Bauteile mit zahlreichen Komponenten, wie beispielsweise in der Autoproduktion, sind herkömmliche Fertigungsmethoden nach wie vor am meisten gefragt.
- Mangelnde Expertise: Der erfolgreiche Einsatz von additiver Fertigung erfordert spezielles Wissen in Design und Umsetzung der additiven Prozesse. Viele Betriebe scheuen sich vor der Einführung der Technologie, da Ingenieure und Fachkräfte oft nicht ausreichend mit dem Schwerpunkt Additive Fertigung während ihrer Ausbildung vertraut gemacht wurden.
- Investitions- und Betriebskosten: Die Anschaffung von 3D-Druckmaschinen und das benötigte Material stellen für viele Betriebe eine finanzielle Herausforderung dar. Laut Umfragen zögern etwa 90 Prozent der Betriebe aufgrund der mit dem 3D-Druck verbundenen Kosten.
Trotz dieser Herausforderungen bietet die additive Fertigung enorme Chancen für Betriebe. Eine mögliche Lösung besteht darin, den 3D Druck auszulagern und auf externe Dienstleister zurückzugreifen. Wir von Plus Manufact helfen Ihnen dabei, in Zukunft von den Vorteilen des 3D-Drucks zu profitieren, ohne die damit verbundenen Herausforderungen allein bewältigen zu müssen.
Hohe Effizienz
70% Kostensenkung
Flexibel
Die wichtigsten Anwendungsgebiete
3D-Druck hat sich in den letzten Jahren zu einer bahnbrechenden Technologie entwickelt, die zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Industriezweigen bietet. In Zukunft werden weitere innovative Entwicklungen im Bereich des 3D-Drucks erwartet.
Das sind momentan die wichtigsten Anwendungsgebiete:
Rapid Prototyping (RP)
Rapid Prototyping ermöglicht die schnelle und kostengünstige Produktion maßstabsgetreuer Modelle von physischen Teilen oder Baugruppen. Dank dieser Technik können Designs und Funktionalitäten schnell überprüft werden, was die Durchlaufzeit bei der Prototypenentwicklung erheblich reduziert. Rapid Prototyping ist eine ausgereifte Anwendung der additiven Fertigung und eröffnet Betriebe die Möglichkeit, ihre Entwicklungsprozesse zu beschleunigen.
Rapid Tooling (RT)
Rapid Tooling umfasst die additive Produktion von Maschinen- und Fertigungswerkzeugen, einschließlich Formeinsätzen für Spritzgussteile. Durch den Einsatz additiv gefertigter Tools können komplexe, zeitintensive und kostspielige traditionelle Werkzeugbauverfahren vermieden werden. Die Freiheit in der Konstruktion und die schnellen Fertigungsprozesse tragen zu kürzeren Produktionszeiten, optimierten Prozessketten und einer Verringerung der Kosten bei.
Rapid Manufacturing (RM) und Direct Manufacturing (DM)
Rapid Manufacturing und Direct Manufacturing bezeichnen Verfahren, bei denen additive Produkte direkt aus CAD-Daten produziert werden. Diese Techniken zeichnen sich durch ihre schnelle Entwicklung und Umsetzung der Bauteile aus, da keine Werkzeuge oder Hilfsmittel benötigt werden. RM und DM sind besonders geeignet, wenn Teile in kleinen Serien produziert werden sollen und eine komplexe Geometrie vorliegt, die mit traditionellen Methoden schwer oder gar nicht realisierbar wäre. In der Industrie kommen diese Verfahren häufig zur Fertigung von Ersatzteilen zum Einsatz.
Rapid Repair (RR)
Rapid Repair ermöglicht die Reparatur beschädigter Werkzeuge oder anderer Objekte. Anstatt defekte oder abgenutzte Werkzeuge zu entsorgen, können die beschädigten Stellen kurzfristig durch den 3D-Druck neu aufgebaut werden. Diese Anwendung spart Zeit und Kosten und bietet eine nachhaltige Lösung zur Instandhaltung von Maschinen und Geräten.
Additive Konstruktion – Wichtige Fertigungsmethoden
Additive Konstruktion – Wichtige Fertigungsmethoden
Die verschiedenen Verfahren in der additiven Fertigung unterteilen sich in Kunststoffdruck (Polymerdruck) und Metalldruck. Sowohl im Kunststoff- als auch im Metalldruck existieren spezialisierte additive Verfahren, die unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Darüber hinaus gibt es auch sogenannte Hybridverfahren, die die Vorteile von additiver Fertigung und subtraktiven Techniken verbinden.
Selektives Laserschmelzen (SLM)
Das Selektive Laserschmelzen ist ein Verfahren, bei dem Metallbauteile schichtweise mithilfe von Hochleistungs-Laserstrahlen aufgebaut werden. Das Metallpulver wird im Laserfokus zu einer hochdichten Struktur verschmolzen.
Selektives Lasersintern (SLS)
Das Selektive Lasersintern wird für die Produktion von Prototypen und fertigen Bauteilen eingesetzt. Dabei wird eine dünne Schicht Kunststoff- oder Metallpulver selektiv mit einem Laser geschmolzen. SLS ist in der Regel schneller als Laserschmelzen, weist jedoch eine größere Porosität auf.
Multi Jet Fusion (MJF)
Multi Jet Fusion ist ein fortschrittliches 3D-Druckverfahren, das speziell für die schnelle und präzise Herstellung von Kunststoffbauteilen entwickelt wurde. Bei diesem Verfahren wird ein thermoplastisches Pulver als Ausgangsmaterial verwendet, das durch den Einsatz von Hochleistungsdruckköpfen und Infrarotwärmequellen aufgebaut wird.
Elektronenstrahlschmelzen (EBM)
Beim Elektronenstrahlschmelzen wird Metallpulver mithilfe eines Elektronenstrahls schichtweise aufgeschmolzen. EBM ermöglicht eine hohe Produktionsgeschwindigkeit, ist jedoch weniger geeignet für feine Strukturen.
Laserauftragsschweißen (LMD)
Laser-Metal-Deposition (LMD) ist eine Weiterentwicklung des traditionellen Auftragschweißens. Hier wird Pulver über eine Düse präzise aufgetragen, im Schmelzbad des Lasers geschmolzen und direkt erstarrt. LMD eignet sich gut für Reparaturen, Beschichtungsarbeiten und Fügeverfahren.
Binder Jetting (BJ)
Beim Binder Jetting wird flüssiger Kleber auf dünne Pulverschichten aufgetragen, wodurch die Bauteile im Pulverbett entstehen. Binder Jetting funktioniert mit nahezu jedem pulverförmigen Werkstoff und erfordert nach dem Druck einen Sinterdurchgang zur vollen Festigkeit.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Fused Deposition Modeling ist vor allem im Hobbybereich beliebt und wird auch für Rapid Prototyping in der Industrie eingesetzt. Hierbei wird Kunststoff in geschmolzener Form Schicht für Schicht aufgetragen, wobei hauptsächlich PLA und ABS zum Einsatz kommen.
Stereolithographie (SLA oder STL)
Die Stereolithographie gilt als das erste Verfahren im Bereich der additiven Fertigung. Ein mit flüssigem Photopolymer gefülltes Becken dient als Ausgangsbasis, und mittels eines UV-Lasers wird der Werkstoff an den definierten Stellen ausgehärtet. Stützstrukturen ermöglichen die Fertigung komplexer Geometrien mit hoher Präzision.
Sie interessieren sich für 3D Druck, aber wissen nicht, welches Verfahren sich für Ihre Anforderungen eignet? Wir bieten Ihnen die Lösung und werden gemeinsam mit Ihnen das für Ihre Bedürfnisse passende Fertigungsverfahren finden.
Additive und subtraktive Fertigung – wo liegt der Unterschied?
Die additive Fertigung und die subtraktive Fertigung stellen grundsätzlich zwei verschiedene Herangehensweisen dar. Bei der subtraktiven Fertigung erfolgt die Formgebung des Werkstücks durch das Abtragen von Material. Dieses Verfahren wird auch als „Zerspanen“ bezeichnet, da während des Prozesses Späne abgetragen werden, um das Werkstück zu gestalten. Hier kommen unterschiedliche Techniken wie Drehen, Fräsen, Bohren oder Schleifen zum Einsatz, je nachdem, welche Werkstoffe bearbeitet werden soll und welche Geometrie gewünscht ist. Das Ausgangsmaterial ist meist ein festes Blockstück, das durch das Abtragen in die gewünschte Form gebracht wird.
Im Gegensatz dazu entsteht bei der additiven Fertigung das Werkstück schichtweise durch das kontrollierte Auftragen von Material. Dieses Schichtbauprinzip ermöglicht es, komplexe Strukturen zu realisieren und bietet nahezu unbegrenzte Designfreiheit. Statt Material abzutragen, wird es aufgetragen und durch verschiedene Verfahren wie selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern oder Stereolithographie verfestigt.
Beide Fertigungsmethoden haben ihre Vor- und Nachteile und eignen sich für verschiedene Anwendungen. Die subtraktive Fertigung ist weiterhin ideal für die Massenproduktion von Werkstücken, während die additive Fertigung besonders in Bereichen wie Prototyping, Individualisierung und der Produktion komplexer Teile ihre Stärken ausspielt.
Fertigung Metall oder Kunststoff - welche Werkstoffe werden bei der generativen Fertigung eingesetzt?
In der generativen Fertigung stehen verschiedene Werkstoffe zur Auswahl, darunter Kunststoffe wie ABS, PLA, PETG, Nylon und TPU, sowie Metalle wie Aluminium, Edelstahl, Titan und Kupfer. Je nach Anwendungsbereich können neben Metall und Kunststoff auch spezielle keramische Stoffe oder Filamente eingesetzt werden. Die Wahl der Werkstoffe hängt von verschiedenen Faktoren wie Bauteilqualität, mechanischen Eigenschaften und chemischer Beständigkeit ab.
Lagern Sie das Additive Manufacturing aus – mit Plus Manufact
Statt auf traditionell kostenintensive und langwierige Produktionsverfahren zurückzugreifen, können Sie mit additiven Manufacturing-Technologien flexibel, wirtschaftlich und mit verkürzten Vorlaufzeiten arbeiten. Als Ihr zuverlässiger 3D-Druck Service Dienstleister mit den Spezialgebieten Maschinenbau, Elektroindustrie, Orthese und Modellbau, unterstützen wir von Plus Manufact Sie dabei, diese Vorteile für Ihre individuellen Anforderungen zu nutzen. Mithilfe unserer modernen additiven Fertigungsverfahren bieten wir innovative Lösungen, maßgeschneidert für Ihr Projekt. Wir begleiten Sie umfassend bei der Produktion und Optimierung Ihrer Bauteile und Prototypen, und stehen Ihnen als kompetenter Partner auf Augenhöhe bei allen Fragen zur Seite.
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