Der Begriff 3D-Druck, häufig auch als Additive Fertigung oder Additive Manufacturing bezeichnet, ist ein Dachbegriff für verschiedene Verfahren, bei denen Bauteile dreidimensional hergestellt werden. Die Gegenstände werden aufbauend produziert, was exakt gegensätzlich zur herkömmlichen spanenden, also abtragenden, Verarbeitung ist. Bei dieser traditionellen Herstellung werden Objekte aus einem Materialblock herausgearbeitet. Dabei entsteht viel Materialabfall. Beim 3D-Druck ist dies nicht der Fall. Denn: Nicht verbrauchtes Grundmaterial wird einfach für einen nächsten Druck wieder verwendet.
Die Vorteile des 3D-Drucks
Der deutlich geringere Anfall von Materialabfall ist aber nicht der einzige Vorteil des 3D-Drucks. Geometriefreiheit, geringere Materialkosten, unkomplizierte Individualisierung und Zeitersparnis sind weitere Punkte, die den 3D-Druck für verschiedenste Branchen äußerst interessant machen. Wo die Methode zum Einsatz kommt, lesen Sie im Wiki-Artikel „3D-Druck“.
Geometriefreiheit
Im 3D-Druck entstehen in kurzer Zeit Objekte und Bauteilkomponenten, die in der Regel voll funktionsfähig und belastbar sind. Im Gegensatz zu abtragenden Technologien wie beispielsweise Fräsen ist die Geometriefreiheit beinah unbegrenzt. In einem einzigen Arbeitsschritt und ohne viel zusätzlichen Zeitaufwand können filigrane Werkteile bis zu einer gewissen Größe (abhängig vom Bauraum) gedruckt werden. Auch innenliegende Strukturen wie konturnahe Kühlkanäle oder frei bewegliche Strukturen sowie andere komplexe Geometrien entstehen dank des 3D-Drucks in einem Prozessdurchlauf.
Kosteneinsparungen
Bei spanenden Technologien schlagen unter anderem die Materialkosten deutlich zu Buche, insbesondere wenn die Werkstücke filigran werden sollen – das Ergebnis hier ist nämlich: erheblicher Materialabfall. Werden Bauteile dreidimensional gedruckt, hängt die Preisentstehung nicht unbedingt von der Komplexität des Bauteils ab. Denn: Der Preis berechnet sich aus dem tatsächlich verbrauchten pulverförmigen Grundmaterial sowie der Druckzeit. Konstruktionsbedingte Freiräume, in denen das Pulver nicht verschmolzen wurde, sondern lediglich als Stützstruktur dient, fallen in der Preisberechnung nicht ins Gewicht. Das nicht verdruckte Pulver wird nämlich für folgende Druckprojekte wiederverwendet.
Die Vorteile auf einen Blick:
- beinahe grenzenlose Geometriefreiheit
- kurze Prozesszeiten
- niedrige Kosten
- voll funktions- und einsatzfähige Werkstücke
- unkomplizierte und rasche Individualisierungen
Von Prototypen bis zur Serienreife
Die verschiedenen 3D-Druck-Technologien eignen sich hervorragend im Rahmen des Prototyping – also bei der Erstellung von entwicklungsbegleitenden Mustern. Der zeitliche Aufwand ist vergleichsweise gering und die Prototypen können voll belastet und getestet werden. Muss etwas geändert und nachoptimiert werden, werden die Daten entsprechend im CAD-Programm anpasst und ein neuer Prototyp wird gedruckt. Selbstverständlich ist der 3D-Druck auch für die Serienproduktion fertig entwickelter Objekte die ideale Wahl.
Die verschiedenen Technologien und Materialien
Gedruckt werden können via unterschiedlicher Technologien Werkstücke aus verschiedenen schmelzfähigen Kunststoffen sowie auch aus Metallen – jeweils in Pulverform oder als Filamente. Selbst Carbonfasern mit Nylon als Basispolymer kann mittlerweile für die dreidimensionale, additive Fertigung verwendet werden.
Der geplante Einsatz des Objekts entscheidet über die Wahl des Materials und somit auch der Technologie. Neben Verfahren wie dem SLM für Metalle (Selective Laser Melting; zu Deutsch: Selektives Laserschmelzen) und SLS für Kunststoffe (Selektives Lasersintering), gibt es noch eine Reihe weiterer Technologien. Dazu gehören beispielsweise die Stereolithografie (STL oder SLA), Multi Jet Fusion (MJF) oder das Fused Deposition Modelling (FDM) – alle für die Verwendung unterschiedlicher Kunststoffe.
