Moderne 3D-Druck-Technologien bieten eine Vielzahl an Vorteilen für die moderne Fertigung im industriellen Umfeld. Wie Statistiken und Hochrechnungen zeigen, steckt im 3D-Druck enormes Wachstumspotenzial in vielen unterschiedlichen Branchen. Welche Verfahren und Technologien wir bei BAM nutzen, stellen wir in diesem Beitrag vor.  

Die additive Fertigung (engl.: additive manufacturing, kurz: AM) als vollständiger Ersatz für konventionelle Fertigungsverfahren? 3D-Drucker statt CNC -Bearbeitungszentrum? Dieser radikale Paradigmenwechsel ist wohl auch in Zukunft nicht zu erwarten. Nichtsdestotrotz werden 3D-Druck-Technologien einen immer größeren Anteil an der Bauteilfertigung übernehmen. Dank steigender technologischer Möglichkeiten nehmen auch die sinnvollen Anwendungsgebiete zu. 

Additive Fertigung im industriellen Umfeld 

Die BAM GmbH als mittelständischer Lohnfertiger setzt neben klassischen zerspanenden Fertigungsverfahren seit Jahren auch auf die additive Fertigung. Auf Basis der technologischen Aufstellung von BAM als typischer 3D-Druck-Anwender im B2B-Umfeld bietet dieser Artikel eine Übersicht zu Verfahren & Materialien, Einsatzgebieten, Vor- und Nachteilen und Besonderheiten

Verfahren: Diese Technologien & Materialien nutzt BAM in der additiven Fertigung 

FDM (Fused Deposition Modeling) 

Einsatzgebiete: Die Verwendung von FDM bietet sich vor allem für Konzeptstudien, funktionale Prototypen, Fertigungswerkzeuge und Endanwendungen an.

Besonderheiten: Hohe Festigkeit und Steifigkeit durch Verstärkung der Verbundfasern. Große Materialvielfalt, u. a. FDM-Thermoplaste, welche Transparenz, Biokompatibilität, Brandschutzklassen oder Entflammbarkeits-, Rauch- und Toxizitätsklassen erfüllen. Weniger geeignet für bewegliche Bauteile oder Bauteile mit komplexen Geometrien. Geringere Oberflächengüte aufgrund geringerer minimaler Schichtdicke im Vergleich zu anderen additiven Fertigungsverfahren sowie mögliche optische Beeinflussung durch entfernte Stützstrukturen.  

Polyjet (Material Jetting) 

Einsatzgebiete: Vor allem für die Herstellung glatter, detaillierter Prototypen, die das Aussehen des Endprodukts vermitteln, bietet sich Polyjet an. Aber auch für präzise Formwerkzeuge, Schablonen, Urformen und Montagevorrichtungen sowie Miniaturen und Fertigungswerkzeuge ist dieses additive Fertigungsverfahren gut geeignet. Dank elastischer Materialien perfekt einsetzbar für Dichtlippen und ähnliche Zwecke.

Besonderheiten: Herausragende Detailtreue, Oberflächenglätte, Präzision und große Farbvielfalt. Ideal geeignetes 3D-Druck-Verfahren zur Erstellung von komplexen Formen, aufwändigen Details und feinen Oberflächen. Durch die Definition der Shore-Härte kann jede gewünschte Festigkeit erzielt werden.

Multi Jet Fusion (Polymer Powder Bed Fusion) 

Einsatzgebiete: Multi Jet Fusion wird gern genommen für funktionale Prototypen und Kleinserien sowie für die Herstellung von komplexen Geometrien. Auch für die Produktion komplexer Funktionsteile in geringer Stückzahl ist diese additive Fertigungstechnologie geeignet. Multi Jet Fusion ist eine kostengünstige Alternative zu Spritzguss

Besonderheiten: Hohe Dichte und geringe Porosität im Vergleich zu lasergesinterten 3D-Druck-Bauteilen. Fertigung von Bauteilen mit isotropen Eigenschaften sowie sehr guter Detailtreue. Extrem dünne Schichten bei hervorragender Oberflächenqualität. Weniger für großflächige und flache Bauteile geeignet.

Stay tuned. Demnächst gehen wir im BAURAUM ausführlich und detailliert auf FDM, Polyjet, Multi Jet Fusion und den 3D-Druck von Metall ein. 

Einsatzgebiete: In diesen Branchen ist die additive Fertigung etabliert 

Neben dem im Moment noch bekanntesten Einsatzgebiet Rapid Prototyping wird 3D-Druck mittlerweile auch in anderen Fertigungsgebieten eingesetzt. Für die additive Fertigung gibt es zahlreiche Einsatzbereiche, beispielsweise auch für Kleinserien. In innovativen Branchen, wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt oder der Medizintechnik, ist der 3D-Druck heute schon nicht mehr wegzudenken. 

Additive Fertigung & Corona: Eine Studie von Markforged geht auf die Auswirkungen der COVID19-Pandemie auf Unternehmen ein, die additive Fertigungstechnologien einsetzen. Mehr dazu hier

Vor- und Nachteile: Was die additive Fertigung bietet – und was nicht 

Die additive Fertigung ist grundsätzlich der Oberbegriff für den schichtweisen Aufbau von Bauteilen. Hierbei ermöglicht der 3D-Druck die Herstellung komplexer Bauteile, die aufgrund ihrer Geometrie mit konventionellen Fertigungsverfahren wie Drehen oder Fräsen nicht realisiert werden können. Vor allem in den Punkten Materialvielfalt, Leichtbau, Flexibilität und Funktionsintegration schafft die additive Fertigung viele neue Möglichkeiten. Durch neue Denkansätze in der Konstruktion kann mit topologieoptimierten Bauteilen viel Material und Gewicht eingespart werden. 

Schwächen zeigen sich beispielsweise in der Fertigungsgeschwindigkeit und der notwendigen Nachbearbeitung, wenn eine bestimmte Oberflächengüte erreicht werden soll. Auch für eine industrielle Massenfertigung ist die additive Fertigung nur bedingt geeignet – vor allem unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten. 

Besonderheiten: Darauf gilt es in der additiven Fertigung zu achten 

Die Entwicklung der additiven Verfahren ist rasant, sodass heute für zahlreiche Anwendungsfälle eine passende Technologie zur Verfügung steht. Doch bei der Vielzahl an technologischen Möglichkeiten und passenden Materialien ist es nicht leicht, den Überblick zu bewahren. Je überlegter die Auswahl von Verfahren und Material, umso besser wird das Fertigungsergebnis. 

Zu achten ist vor allem auf die benötigten Materialeigenschaften, wie beispielsweise Festigkeit/Steifigkeit, Hitzebeständigkeit und Stoßbeständigkeit. Auch die gewünschte Funktionalität des Bauteils bzw. dessen Einsatzbereich, wie z.B. hinsichtlich Wasseraufnahme oder Biokompatibilität, spielt eine entscheidende Rolle. Das optische Erscheinungsbild des Bauteils, also u.a. Oberflächenrauheit, Farbe oder sichtbar entfernte Stützstrukturen sowie die Möglichkeiten des jeweiligen Verfahrens wie z.B. Bauteilgröße, Toleranz und Merkmaldetails, gilt es bereits im Vorfeld zu beachten. 

Fazit: Jetzt Vorteile der additiven Fertigung nutzen

Moderne 3D-Druck-Technologien bieten zahlreiche Vorteile für die Fertigung von Bauteilen im B2C- und B2B-Umfeld. Die BAM GmbH kann als erfahrener Dienstleister für kompetente Beratung und qualitativ hochwertige Fertigungsergebnisse sorgen. Ein Kontakt ist über die BAM-Website jederzeit möglich.