Additive Fertigung

Die additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) hat zahlreiche Vorteile gegenüber der traditionellen/subtraktiven Fertigung. Erstens können Produkte so konstruiert werden, dass Gewicht und Materialverbrauch minimiert werden. Der schichtweise Druckansatz sowie die Vorteile von Gittern ermöglichen bahnbrechende Konstruktionen, die in Hochleistungsumgebungen entscheidend sind. Zweitens ist AM bei kleinen Produktionsserien schneller und kostengünstiger. Mit AM lassen sich Prototypen, kundenspezifische Produkte oder Produktionsvorrichtungen schnell und effizient herstellen. Drittens ermöglicht AM das Zusammenfassen einer Baugruppe zu einem einzigen Teil. Sparen Sie mit einer kompletten AM-gedruckten Baugruppe Arbeit und Zeit für die Montage. Schließlich erleichtert AM die Planung der Produktion, da es möglich ist, die benötigten Teile schnell zu drucken. Verringern Sie den Bestand an Teilen, und stellen Sie alte Teile schnell wieder her, um das Produktmanagement zu erleichtern. Dies sind nur einige wenige Vorteile von AM.

Nein, aber sie gehören zusammen. 3D-Druck beschreibt den Prozess der Herstellung von Teilen durch Auftragen von Schichten von Materialien auf der Grundlage eines 3D-CAD-Modells. Dabei handelt es sich in der Regel um Polymermaterialien, die für Verbraucher- und Freizeitzwecke verwendet werden. AM verwendet eine Vielzahl von Schichttechnologien und Materialien, um bestimmte Konstruktionsziele zu erreichen. AM wird in der Regel für Produktionszwecke in einer industriellen oder kommerziellen Umgebung verwendet.

Der 3D-Druck entwickelte sich aus der Tintenstrahltechnologie, die in den 1960er-Jahren entwickelt wurde. In den 1970er-Jahren gab es Fortschritte bei den Technologien, darunter ein Patent aus dem Jahr 1971 zum "Drucken" von Flüssigmetall. Doch erst in den 1980er-Jahren begann die Technologie mit der Erfindung der Stereolithographie (SLA), dem Laserdruck von Fotopolymeren, richtig durchzustarten. Es handelte sich dabei um teure Drucker, die für Verbraucher und die meisten Fertigungsunternehmen unerschwinglich waren. Um die Jahrhundertwende entwickelte sich die Technologie weiter. Neue Verfahren und Materialien sowie Kostensenkungen machten sie einem größeren Kreis von Benutzern zugänglich. Heute haben verbesserte CAD-Tools und Präzisionsdrucker die AM zu einer sinnvollen Option für industrielle und kommerzielle Einsatzbereiche weltweit gemacht.

Es gibt eine Vielzahl von Materialien, die im 3D-Druck und in der AM verwendet werden. Thermoplastische Polymere wie ABS, Nylon und TPU gehören zu den gebräuchlichsten Materialien, vor allem für Endverbraucher und im Freizeitbereich. Bei AM-Anwendungen werden eher Harze, Metalle (Aluminium, Titan und Stahl), Verbundwerkstoffe und Keramik verwendet. Es gibt aber auch andere Materialien wie Sand, Wachs und sogar Papier, die je nach Anwendung eingesetzt werden können.

Bei der traditionellen Fertigung, oft auch subtraktive Fertigung genannt, wird in der Regel Material entfernt, um die gewünschte Form des Teils zu erzeugen. Die herkömmliche Bearbeitung umfasst beispielsweise ein mehrachsiges Fräswerkzeug oder eine Drehbank. Die traditionelle Fertigung umfasst auch Gussteile und geformte Teile, die häufig mithilfe von maschinell bearbeiteten Werkzeugen hergestellt werden. Traditionell hergestellte Teile sind durch die Möglichkeiten und den Zugang für die Bearbeitungswerkzeuge begrenzt.

Wie der Name schon sagt, werden bei AM aufeinanderfolgende Schichten von Materialien hinzugefügt, um ein Teil auf der Grundlage des 3D-CAD-Modells zu erstellen. Das Ergebnis können Formen und Konstruktionen sein, die mit herkömmlichen Werkzeugen nicht hergestellt werden können. Außerdem sind die gefertigten Teile oft leichter als Teile, die auf herkömmliche Weise hergestellt werden, da unnötiges Material leichter aus der CAD-Konstruktion entfernt werden kann.

CAM, oder Computer-Aided Manufacturing (computergestützte Fertigung), umfasst eine Vielzahl von Produktionsmethoden, die durch digitale Kontrollen und das 3D-CAD-Modell gesteuert werden. CAM schließt sowohl traditionelle als auch AM-Verfahren ein. Zur traditionellen Fertigung gehören computergesteuerte Fräsmaschinen, Stanzen, Drehbänke und andere Produktionsanlagen. CAM deckt auch eine Vielzahl von AM-Prozessen ab, wie z.B. Powder Bed Fusion und Materialextrusion, sowie Materialien wie Thermoplaste und Metalle. Das gemeinsame Element bei CAM ist das digitale 3D-CAD-Modell, das die Abmessungen des Produkts und die daraus resultierenden Werkzeugwege definiert.