Was ist Additive Fertigung?

Beschreibung

Dieadditive Fertigung ist ein moderner Ansatz für die Produktion. Dabei werden Objekte Schicht für Schicht mit Hilfe computergestützter Entwürfe aufgebaut. Dieses Verfahren ist nicht neu, hat aber in den letzten zwanzig Jahren an Bedeutung gewonnen. Viele Unternehmen nutzen diese Methode für Teile in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Gesundheitswesen und bei Konsumgütern. Diese Methode ermöglicht eine schnelle Produktion von kundenspezifischen Teilen mit weniger Abfall.

In diesem Artikel erläutern wir, wie die additive Fertigung funktioniert, welche Vorteile sie bietet und wie sie sich von anderen Verfahren unterscheidet.

Warum nennt man es Additive Fertigung?

Der Name kommt von der Art und Weise, wie die Teile Schicht für Schicht zusammengesetzt werden. Anstatt einen Materialblock wegzuschneiden oder zu bohren, werden bei diesem Verfahren kleine Materialstücke hinzugefügt, bis das endgültige Teil fertig ist. Bei vielen Standardproduktionsverfahren wird Material von einem größeren Teil entfernt. Bei der additiven Fertigung wird das Material nur dort hinzugefügt, wo es benötigt wird.

Dieser Ansatz trägt zur Verringerung des Abfalls bei und führt zu Teilen mit komplexen Formen. Die Methode ist nützlich, wenn ungewöhnliche Geometrien oder innere Strukturen erforderlich sind. So sind beispielsweise Leichtbaustrukturen mit internen Gitterträgern dank dieser Technik jetzt möglich.

Additive Fertigung und dreidimensionaler Druck

Dreidimensionaler Druck ist ein gängiger Begriff für additive Fertigung. Beide Begriffe beziehen sich auf die gleiche Idee: ein Objekt Schicht für Schicht aufzubauen. In den letzten Jahren hat sich der dreidimensionale Druck vom Hobbybereich zum professionellen Bereich entwickelt. Ein gängiger Fall ist die Herstellung maßgeschneiderter medizinischer Implantate. Ingenieure drucken Teile, die perfekt auf die Anatomie des Patienten abgestimmt sind. Die gleiche Idee wird in der Automobilproduktion verwendet. Prototypen von Autoteilen werden schnell gebaut und vor der Massenproduktion getestet. Die freundliche Seite dieser Technologie zeigt sich im Heimgebrauch, wo kleine Teile und Kunstwerke mit einfachen dreidimensionalen Druckern gedruckt werden.

Additive Fertigung vs. konventionelle Fertigung

l HerkömmlicheFertigungsverfahren beruhen oft auf subtraktiven Prozessen. Bei diesen Verfahren werden Teile aus einem größeren Block herausgeschnitten oder gefräst. Bei diesem traditionellen Ansatz kann viel Rohmaterial verschwendet werden. Bei der additiven Fertigung wird das endgültige Objekt durch Hinzufügen von Material nur dort hergestellt, wo es benötigt wird. Präzision und Materialeffizienz sind große Vorteile.

l KonventionelleVerfahren erfordern mehrere Schritte und Werkzeuge. Bei der additiven Fertigung hingegen wird ein Gegenstand mit einer einzigen Maschine Schicht für Schicht hergestellt. Die Zeit vom Entwurf bis zum fertigen Teil kann sehr kurz sein.

l Vielekleine Unternehmen nutzen heute die additive Fertigung. Sie können ein Teil in ihrer Werkstatt entwerfen und drucken und es dann sofort testen.

In der Praxis haben beide Methoden ihre Berechtigung. Bei Massenprodukten mit einheitlicher Form können konventionelle Verfahren kostengünstig sein. Bei kundenspezifischen oder komplexen Teilen gewinnt die additive Fertigung.

Materialien für die additive Fertigung

lIn der additiven Fertigung wird einebreite Palette von Materialien verwendet.

l Kunststoffesind weit verbreitet. Sie sind leicht und lassen sich gut verarbeiten. Beim Bau von Prototypen leisten Kunststoffe gute Dienste. Aber auch Metalle werden immer beliebter.

l In derLuft- und Raumfahrt sowie in der Automobilbranche werden häufig Metallewie Titan und Stahl verwendet. Ein typisches Beispiel ist die Luftfahrtindustrie, in der leichte, aber stabile Metallteile gedruckt werden.

lKeramiken sind eine weitere Gruppe von Werkstoffen, die heute in speziellen Bereichen eingesetzt werden. Sie werden verwendet, wenn eine hohe Hitzebeständigkeit erforderlich ist. Selbst Biowerkstoffe finden ihren Weg in die additive Fertigung. Einige medizinische Forscher verwenden Biowerkstoffe zum Drucken von Gewebegerüsten.

Jedes Material hat seine eigenen Eigenschaften. So benötigen Metalle oft hohe Temperaturen, um zu schmelzen. Kunststoffe schmelzen in der Regel bei niedrigeren Temperaturen. Diese Unterschiede erfordern spezielle Maschinen und eine sorgfältige Kontrolle während des Prozesses.

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Arten von additiven Fertigungsverfahren

Es gibt verschiedene Arten von additiven Fertigungsverfahren, die jeweils ihre eigenen Stärken und Anwendungen haben. Zu diesen Verfahren gehören:

• Fused Deposition Modeling (FDM): Hierbei handelt es sich um eine der beliebtesten Methoden, bei der ein thermoplastisches Filament durch eine beheizte Düse extrudiert wird. Es wird häufig für das Prototyping und die Herstellung kostengünstiger Teile verwendet.
• Selektives Laser-Sintern (SLS): Bei diesem Verfahren wird ein Laser verwendet, um pulverförmige Materialien, in der Regel Kunststoffe oder Metalle, zu sintern und so eine feste Struktur zu erzeugen. SLS ist ideal für die Herstellung komplexer, haltbarer Teile.
• Stereolithografie (SLA): Beim SLA-Verfahren härtet ein Laser flüssiges Harz aus und verfestigt es Schicht für Schicht. Dieses Verfahren ist für seine hohe Präzision bekannt und wird häufig in der Dental- und Schmuckindustrie eingesetzt.
• Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS): Bei diesem Verfahren wird ein Hochleistungslaser verwendet, um Metallpulver zu festen Teilen zu verschmelzen. Es wird häufig in Branchen eingesetzt, in denen hochfeste Metallteile benötigt werden.
• Binder Jetting: Bei diesem Verfahren wird ein flüssiges Bindemittel selektiv auf ein pulverförmiges Material aufgetragen, das dann erhitzt wird, um ein festes Teil zu bilden. Es wird für Metalle, Sand und Keramik verwendet.

Fazit

Die additive Fertigung hat die Art und Weise, wie Teile hergestellt werden, neu gestaltet. Der Name leitet sich von dem schichtweisen Aufbau ab, der bei diesem Verfahren zum Einsatz kommt. Viele Branchen nutzen diese Technologie, um Zeit und Kosten zu sparen. Die verwendeten Materialien reichen von einfachen Kunststoffen bis hin zu hochwertigen Metallen und Keramiken. Jedes Verfahren, ob Fused Deposition Modeling, selektives Lasersintern oder andere, ist auf spezifische Anforderungen zugeschnitten. Der Bereich wächst ständig weiter.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist additive Fertigung?
F: Es handelt sich um ein Verfahren, bei dem Objekte Schicht für Schicht auf der Grundlage von Computerentwürfen aufgebaut werden.

F: Kann bei der additiven Fertigung Metall verwendet werden?
F: Ja, Metalle wie Titan und Stahl werden häufig mit diesen Verfahren gedruckt.

F: Wie unterscheiden sich Teile aus der additiven Fertigung von herkömmlichen Teilen?
F: Sie verwenden eine exakte Materialplatzierung, was den Abfall reduziert und komplexe Formen ermöglicht.