Additive Fertigung

Umgangssprachlich oft 3D Druck genannt, fallen in die additive bzw. generative Fertigung alle Verfahren, welche ein Modell aus einem CAD Datensatz Schicht für Schicht aufbauen. Mehr Freiheiten in der Konstruktion, bessere Materialnutzung oder auch die Über-Nacht-Produktion komplexer Bauteile in einem einzigen Arbeitsschritt sind möglich.

Abhängig vom individuellen Anwendungsfall ergibt sich das notwendige Verfahren, alle haben Ihre Vorzüge wie auch Nachteile. Teilweise handelt es sich dabei um Maschinen, welche nur in Fertigungshallen Platz finden. Andere Geräte lassen sich wiederum auf einen Schreibtisch stellen und eignen sich für Büroumgebungen, um beispielsweise über Nacht Prototypen für die Konstruktionsabteilung zu produzieren. Unter anderem eignet sich das im Folgenden vorgestellte FFF-Verfahren durch dessen Zugänglichkeit und Nutzerfreundlichkeit hervorragend dafür. Kommen Sie gerne auf mich zu, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie von der additiven Fertigung profitieren können.

FFF/FDM 3D Druck

bezeichnet das etablierte Schichtschmelzverfahren; engl. Fused Deposition Modeling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF). Kunststoff in Form von Filament wird dem Druckkopf zugeführt, aufgeschmolzen und durch eine kleine Düse (üblich: 0,25mm bis 1,0mm Durchmesser, je nach gewünschter Geschwindigkeit/ Genauigkeit) auf die darunterliegende Schicht aufgetragen.

"Offener" Desktop-3D Drucker: Düse (oben) setzt das Bauteil Schicht für Schicht ausgehend von der Bauplattform zusammen

FFF kann bei der Fertigung kleiner Stückzahlen und individueller Teile sehr wirtschaftlich sein. Auch mit schmalem Budget sind Geräte erhältlich und das handlich auf Spulen gewickelte Material kann sehr einfach gelagert und genutzt werden. Verarbeiten lässt sich eine große Auswahl thermoplastischer Kunststoffe, die durch Materialzusätze wie Mikro-Kohlefasern oder auch Holz den verschiedensten Anforderungen gerecht werden.

Durch Abwandlungen dieses Verfahrens ist die Fertigung von Verbundswerkstoffen durch „einlegen“ von Endlosfasern möglich. Auch lassen sich Metallteile drucken; eine Kunststoffmatrix führt das Metall im Filament durch die Düse – das Druckteil ist ein sog. Grünteil. Nach Entbindern und Sintern erhält man so das fertige Metallteil.

Je nach Art des verwendeten Druckers und Materials eignet es sich aufgrund der Prozessbedingungen außerdem gut für viele Umgebungen, wie z. B. auch Büroräume.

 

Anwendungsmöglichkeiten

Bei additiven Verfahren hat man große Freiheiten bezüglich Fertigbarkeit der Modelle. Klassische Beschränkungen werden eliminiert, Fragen wie „kommt der Fräskopf an diese Stelle heran“, „habe ich einen Bohrer der lang genug ist“ etc. sind hinfällig. Egal wie viele Bauteilfunktionen integriert wurden, im Druck wird das Teil in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt. Falls bestimmte Toleranzen gefordert sind, welche nicht direkt erfüllt werden können, kann das Grundteil gedruckt und anschließend bestimmte Stellen/Flächen subtraktiv nachbearbeitet werden.

Inzwischen steigt auch die Zahl der Serienanwendungen, z. B. für die „Massenindividualisierung“ von Bauteilen. Während sonst mehrere Arbeitsschritte nötig wären, können in der additiven Fertigung Nummern oder Kennmuster direkt mit den Bauteilen gedruckt werden.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt und hauptsächlich festgelegt durch die Kreativität des Nutzers.

In der Prototypenfertigung hat additive Fertigung große Vorzüge. Schnell und einfach können die meisten Bauteile produziert, evaluiert und bei Bedarf überarbeitet werden. Der Konstruktions- und Entwicklungsprozess wird so deutlich beschleunigt.

Für geringe Stückzahlen lohnt sich 3D Druck in den meisten Fällen, da die vorrausgehende Herstellung spezieller Werkzeuge entfällt. Auch sind manche Bauteile einfacher bzw. ausschließlich durch additive Fertigung herstellbar.

Ein sehr großes Einsatzgebiet für den 3D Druck liegt in der Notwendigkeit, Ersatzteile parat zu haben. Gerade bei Produkten mit ausgedehntem Lebenszyklus müssen Spritzgussformen und Herstellungsformen noch lange verfügbar sein, um Ersatzteile liefern zu können. Oder aber es wird viel auf Lager produziert. Beide Optionen sind nicht so optimal wie die Möglichkeit, Ersatzteile bei Bedarf herstellen zu können.

Ob Schablonen, Bohr- und Schneidvorrichtungen oder speziell geformte Trichter; schnell und einfach lassen sich angepasste Hilfsmittel drucken.

Dekoelemente aller Art können gedruckt werden, die sonst vermutlich nicht so einfach zu finden/produzieren wären. Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt.