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Der 3D-Druck in der industriellen Fertigung


 
3D-Druck hat die industrielle Produktion nachhaltig verändert, schon seit einigen Jahren erleben entsprechende Verfahren eine regelrechte Boom-Phase. Während anfänglich aus Kostengründen lediglich Prototypen oder Kleinstserien mittels 3D-Druck-Verfahren hergestellt wurden, stellt die Serienproduktion heute längst kein Problem mehr dar.

Flexibel und Ressourcen-schonend

Gegenüber der konventionellen Fertigung bietet die additive Fertigung zahlreiche Vorteile. Insbesondere polymere Werkstoffe lassen sich einfach und vielseitig herstellen. Auch andere Materialien, etwa Metall lässt sich mit entsprechenden Verfahren auf diese Art fertigen. Vorteile ergeben sich insbesondere in Bezug auf die Volumenreduktion am einzelnen Bauteil, was eine besonders Ressourcen-schonende Produktion ermöglicht. Auch in Bezug auf das Design entsprechender Teile bietet die additive Fertigung wesentlich mehr Gestaltungsfreiheit als konventionelle Herstellungsverfahren. So lassen sich beispielsweise Kühlkanäle bzw. andere Sensoren problemlos in Bauteile integrieren oder Elemente an einem Stück zu realisieren, welche vorher noch in verschiedenen Schritten zusammengebaut werden mussten.

Unterschiedliche Verfahren

Additive Fertigung lautet der Oberbegriff, unter welchem die unterschiedlichen 3D-Druck-Verfahren zusammengefasst sind. Je nach geplanter Anwendung, Material und weiteren Aspekten werden andere Verfahren gewählt, um ein möglichst optimales Ergebnis zu erzielen. Die am weitesten verbreiteten Verfahren sind unter anderem:

Lasersintern
Beim Lasersintern werden dünne Schichten eines pulverförmigen Polymers miteinander verschmolzen und so zu einem dreidimensionalen Objekt aufgebaut. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung komplexer Kunststoff-Produkte.

Laserschmelzen
Das Laserschmelzen hingegen ermöglicht die Produktion von metallischen Bauteilen. Ähnlich dem Lasersintern wird hier ein Pulver, in diesem Fall ein Metallpulver durch Lasereinwirkung verschmolzen.

Polyjet Modeling
Diese Form der additiven Fertigung weist die meiste Ähnlichkeit zum klassischen Tintenstrahldruck auf. Hier wird ein flüssiges Polymer durch feine Düsen auf einer Bauplattform gesprüht. Durch UV-Strahlung härtet das Material augenblicklich aus. Diese Form des 3D-Drucks erlaubt eine große Materialvielfalt mit Eigenschaften von fest bis Gummi-elastisch.

Keramik 3D-Druck
Keramische Bauteile mit einer glatten Oberfläche lassen sich mittels des Keramik-3D-Drucks realisieren. Ausgangsstoff für dieses Verfahren ist eine Keramikpulver-Monomer-Suspension.

Binder-Jetting
Mit dem Binder-Jetting lassen sich dreidimensionale Objekte ohne Stützstrukturen in nahezu jeder beliebigen Form herstellen. Im Gegensatz zu anderen 3D-Druck-Verfahren wie dem Lasersintern wird das Material nicht thermisch, sondern chemisch verarbeitet.

Innovative Geschäftsideen

Mit zunehmender Verwendung von 3D-Druck-Verfahren erweitern sich auch die Ansatzpunkte für innovative Geschäftsideen. Das deutsche Unternehmen Phoenix Contact beispielsweise, stellt mit dem Protiq-Marketplace eine innovative Plattform zur Verfügung, bei welcher Unternehmen Bauteile in verschiedenen 3D-Druck-Verfahren in Auftrag geben können. Dazu ist es lediglich notwendig ein 3D-CAD-Modell des jeweiligen Objekts bzw. Bauteil an den Marketplace zu übermitteln. Die Daten werden automatisch auf ihre Druckbarkeit überprüft und gegebenenfalls korrigiert. Anschließend lässt sich das jeweilige Bauteil in beliebiger Anzahl herstellen. Somit können Unternehmen auch dann von den Vorteilen der additiven Fertigung profitieren, wenn sie selber nicht über die Produktionsanlagen verfügen.

Es bleibt spannend, wie sich die additive Fertigung in den kommenden Jahren entwickeln wird. Schon heute werden herkömmliche Fertigungsmethoden zunehmend weniger in Anspruch genommen, da 3D-Druck in den meisten Fällen kostengünstiger ist und oft komplexere Formen erlaubt. Nicht zuletzt auch aufgrund der Ressourcen-schonenden Produktionsweise, welche durch die additive Fertigung möglich wird, kann man davon ausgehen, dass additive Fertigungsverfahren konventionelle Verfahren zunehmend verdrängen werden.

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