3D-Druck

3D-Druck

Definition

Der 3D-Druck, auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung, Additive Manufacturing (AM), Generative Fertigung oder Rapid Technologien, ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (siehe CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt.

Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Inzwischen wurden auch Carbon- und Graphitmaterialien für den 3D-Druck von Teilen aus Kohlenstoff entwickelt. Obwohl es sich oft um formende Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine speziellen Werkzeuge erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstückes gespeichert haben (zum Beispiel Gussformen).

3D-Drucker erlauben zum einen die private Herstellung von Objekten aller Art, zum anderen die industrielle Herstellung von einzelnen Werkzeugen, Vorrichtungen und natürlich Prototypen. Ebenso lässt sich ein zunehmender Einsatz dieses Verfahrens in der Serienfertigung prognostizieren.


Allgemeine Vorteile im Vergleich mit subtraktiven Technologien

  • Individualisierung der Produkte („Losgröße 1“): Möglichkeit, auf dringende Kundenbedarfe zu reagieren, beispielsweise bei selten benötigten Teilen oder Kundensonderwünschen
  • Höhere Designfreiheit
  • Rapid Prototyping: Schnelles Erstellen von hochwertigen Prototypen (ohne Werkzeuge)
  • Umweltfreundlichkeit: weniger Materialverbrauch als bei subtraktiven Technologien, Einsparung von CO2, da Transport bei Vor-Ort Produktion wegfällt/sich verringert; weniger Abfall und das nicht verwendete Material kann für den nächsten Vorgang sofort weiterverwendet werden
  • Verwendung von verschiedenen Materialen in einem Druckgang
  • Herstellung von mehreren gleichen Objekten in einem Druckgang
  • Präzision, Schnelligkeit, Qualität und Preis: je nach Produkt und Druckverfahren bietet der 3D-Druck gegenüber klassischen Verfahren deutliche Vorteile. Hier sind weitere Verbesserung der Parameter, insbesondere in der Materialvielfalt, in den nächsten Jahren zu erwarten.

Einsatzgebiete

Es gibt wohl kein besseres Beispiel, mit dem gezeigt werden kann, wie aus digitalen Daten praktisch per Knopfdruck ein greifbares Produkt wird. Die Einsatzbereiche sind vielfältig:

  • in Architektur & Bau
  • in der Lebensmittelindustrie
  • in der Luft- und Raumfahrt
  • in Maschinenbau & Fertigung
  • in der Medizin & Forschung
  • für Konsumgüter, Mode & Design

Ziel ist es, die Wertschöpfungsketten in den einzelnen Produktionsbereichen der Fertigung umzugestalten und hieraus neues Geschäftsmodelle abzuleiten. Hierzu zählen neben verschiedenen notwendigen Digitalisierungsschritten die Einführung von großserientauglichen Freigabeprozessen und zahlreichen Produkttests bis hin zum Aufbau eines deutlich umfangreicheren "digitalen Lagers" mit 3D-Druckdaten, die dann über eine Online-Portal erworben und abgerufen werden können. Statt einfach wie bisher Ersatzteile zu kaufen, erwirbt der Kunde hier eine Drucklizenz, die er dann von den hochwertigen Druckern in Druckzentren umsetzen lassen kann. 

Trotz der hohen Kosten für die Geräte: Der 3D-Druck wird künftig Werkzeugkosten sparen, Lagerbestände reduzieren und Mindestabnahmemengen für die Servicepartner überflüssig machen. Vor allem Ersatzteile für nicht mehr aktuelle Baureihen können günstiger hergestellt werden.

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