Fertigungstechnik und deren Verfahren – Teil9

3D-Druck – ein modernes und innovatives Verfahren

Es gibt ein Verfahren in der industriellen Fertigung, das aus vielen Produktions- und Werkstätten nicht mehr wegzudenken ist – der 3D-Druck. Der 3D-Druck ist ebenfalls bekannt unter den Bezeichnungen Additive Manufacturing, Rapid Technology, Additive Fertigung oder Generative Fertigung.

3D-Druck ist eine Bezeichnung für diejenigen Fertigungsverfahren, bei denen das Material Schicht für Schicht aufgetragen wird. So können dreidimensionale Produkte, Bauteile und Gegenstände für die verschiedensten Bereiche gefertigt werden.

Der Einsatz des 3D-Druck-Verfahrens erfolgt vielfach bei der Anfertigung von kleinen bis sehr kleinen Bau- und Zubehörteilen, die in sehr großen Stückzahlen gebraucht werden. Diese können mit dem 3D-Druck parallel in Serien nebeneinander produziert werden – das Verfahren bietet sich dafür gut an. Einmal einprogrammiert, kann eine Serie von gewünschten Teilen den 3D-Drucker komplett durchlaufen.

Auch für spezielle Schmuckunikate oder in der Medizin- und Dentaltechnik spielt der 3D-Druck eine Rolle. Die Kleinserien-Fertigung oder die Einzelanfertigung von Bauteilen mit einer sehr hohen geometrischen Komplexität (auch mit zusätzlicher Funktionsintegration) ist ein wesentlicher Bestandteil im innovativen 3D-Druckverfahren.

Doch das ist noch lange nicht alles. Im Gegensatz zu einfacheren Fertigungsverfahren, wie dem Urformen, Umformen oder den sogenannten subtraktiven Fertigungsverfahren (Trennen), erhöht sich beim 3D-Druckverfahren die Wirtschaftlichkeit mit steigender Komplexität der Geometrie der jeweiligen Bauteile. Einfacher gesagt:

Je komplexere Formen in der Produktion gefordert sind, desto besser eignet sich der Einsatz eines 3D-Druckers. Zu den einzelnen Anwendungsmöglichkeiten später noch mehr.

3D-Druck – Funktionsweise im Fertigungsverfahren

Inzwischen gibt es auf dem Markt zahlreiche 3D-Drucktechnologien, mit denen man diverse Materialien bearbeiten kann. Unterschiedliche Hersteller benutzen für ähnliche 3D-Drucktechnologien vielfach unterschiedliche Bezeichnungen.

Bei 3D-Druck Verfahren gibt es, wie im technologischen Umfeld üblich, natürlich auch entsprechende Normentwürfe gemäß der aktuell gültigen DIN. Um es an dieser Stelle zumindest einmal anzureißen, für den 3D-Druck ist die DIN EN ISO/ASTM 52900 zuständig.


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Danach werden die 3D-Produktionsverfahren in spezifische Kategorien eingeteilt:

  • die badbasierte Photopolymerisation
  • der Freistrahl-Bindemittelauftrag
  • der Freistrahl-Materialauftrag
  • die Materialextrusion
  • Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung
  • die Schichtlaminierung
  • das Pulverbett-Schmelzen

Wie funktioniert das 3D-Druckverfahren? So wie bei einem normalen Papierdrucker benötigt der jeweils eingesetzte 3D-Drucker eine digitale Datei. Mit dieser werden die Informationen des zu druckenden Produkts für die Fertigung bereitstellt.

Beim regulären Papierdrucker kommt eine “doc”-, beziehungsweise “txt”-Datei mit den jeweiligen Textinhalten zur Anwendung. Beim 3D-Drucker hingegen muss bei der digitalen Herstellung ein anderes Dateiformat verwendet werden. Dieses enthält Informationen zu dem 3D-Modell, das gefertigt werden soll.

Das kann zum Beispiel eine CAD-Datei sein. Um nun ein Bauteil aus einem 3D-Modell aufbauen zu können, muss es vorher – in digitaler Form – in einzelne 2-dimensionale, horizontale Scheiben geschnitten werden.

Die Scheiben werden auch als “Layers” bezeichnet. Der Vorgang ist beim 3D-Druck das sogenannte “Slicing”. Solch ein benötigtes Dateiformat, auf dem die Informationen aller einzelnen “Layers” vorhanden sind, kann zum Beispiel eine “AMF”- oder “STL”-Datei sein. Mit der Hilfe dieser Datei wird dann der entsprechende 3D-Drucker in die Lage versetzt, ein Objekt (Werkstück) aus der Summe aller einzelnen 2D-Schichten aufzubauen!

Das ist im Prinzip die Grundfunktion, mit der bei einem 3D-Drucker auch 3-dimensionale Bauteile hergestellt werden können.

Einfacher ausgedrückt kann man sich dieses Prinzip an folgendem Beispiel praktisch vor Augen führen?

  • Eine gewisse Anzahl von Bierdeckeln (entspricht den Layers) werden miteinander verklebt.
  • Diese werden zu einem Bierdeckel-Würfel miteinander verknüpft (entspricht dem 3D-Objekt).
  • Während des “Druckvorgangs” werden natürlich die gewünschten feinen Konturen aus diesem Würfel heraus gearbeitet.
  • Somit erhält man am Ende des Druckvorgangs das vorher per elektronischer Datei kreierte Werkstück.

Der 3D-Druck umfasst eine große Anzahl von technologischen Verfahren. Er wird im technischen Umfeld auch häufig als Additive Manufacturing (AM) bezeichnet, was übersetzt “Generative Fertigung” bedeutet.

Einige Verfahren im 3D-Druck sind vom Prinzip her sehr ähnlich. Sie unterscheiden sich oft nur durch einige wenige Änderungen. Vereinfacht ausgedrückt kann zwischen folgenden Verfahren unterschieden werden:

  • 3D-Druck mit Pulver (auch 3DP)
  • 3D-Druck mit Hilfe von geschmolzenen Materialien
  • 3D-Druck mit flüssigen Materialien

3D-Druck mit Pulver

Als sehr modernes 3D-Druck Verfahren gilt das “Additive Layer Manufacturing”. Dabei wird Pulver als Grundlage für den 3D-Druckvorgang eingesetzt. Der 3D-Drucker besitzt hier einen oder mehrere Druckköpfe.

Dieser funktioniert ähnlich wie bei einem üblichen Tintenstrahldrucker. Anstatt Tinte, wird über den Druckkopf aber ein flüssiger Klebstoff (als Bindemittel) auf eine Pulverschicht übertragen. Als Daten-Grundlage für das Werkstück dienen hier die einzelnen 2D-Layer von einem zerlegten 3D-Modell.

Bei diesem 3D-Druck Verfahren wird nun der unterste Layer über einen beweglichen Druckkopf mit einem flüssigen Klebstoff auf die Pulverschicht aufgetragen.

Das bedeutet: der 3D-Drucker zeichnet quasi ein 2D-Bild von der ersten Schicht auf diese Pulverschicht. Anschließend werden die einzelnen Partikel miteinander verklebt. Im Folgenden wird automatisch eine frische und hauchdünne Pulverschicht über das erste Bild gezogen.

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Dieser Vorgang wird mit dem 2D-Bild des zweiten Layers wiederholt. So werden die jeweiligen Layer schließlich Schicht für Schicht in das Pulverbett gezeichnet. Das 3D-Modell entsteht letztendlich aus der gesamten Summe der zusammengeklebten Pulverteile.

Wichtig dabei: damit das 3D-Werkstück auch von unten nach oben wachsen kann, bewegt sich das Pulverbett komplett zwischen jeden einzelnen Layer um die Höhe der Pulverschicht nach unten (die sogenannte z-Achse). Die Menge des dazu benötigten Materials ist so berechnet, dass die Schichten untereinander alle verklebt werden können. Der Kleber, sowie das Pulver können hier sogar aus ganz unterschiedlichem Material bestehen. Am meisten wird hier mit Gips oder Kunststoffpulver gearbeitet, beziehungsweise gedruckt. Es können jedoch auch Glas, Keramik oder andere (pulverförmige) Materialien eingesetzt werden.

3D-Druck mit geschmolzenen Materialien

Als eines der am meisten genutzten Methoden im 3D-Druck, ist ein Drucken mit geschmolzenem Material. Hier sind vor allem Kunststoffe, wie zum Beispiel ABS oder PLA, einen sehr hohen Stellenwert in der Produktion. Ein großer Vorteil von diesem Verfahren: Es ist im Moment die günstigste Option, ein 3-dimensionales Werkstück herzustellen.

Prinzipiell funktioniert solch ein 3D-Drucker wie eine Heißklebepistole, die sich hin- und her bewegt. Wie bei den oben beschriebenen Layers wird hier ein 3D-Werkstück auf einer beweglichen Plattform aufgebaut. Um einer Lösung vom Druckbett vorzubeugen, wird oftmals eine beheizte Plattform benutzt. Der eingesetzte Druckkopf ist hier praktisch ein beheizter Extruder. Dieser schmilzt das zugeführte Material. Je nach eingesetztem 3D-Drucker wird entweder die Düse des Extenders selbst oder die darunter liegende Plattform bewegt. Die Geschwindigkeit des 3D-Druckers wird an die Zeit angepasst, die das eingesetzte Material zur Abkühlung sowie zum Aushärten benötigt. Erst dann, sobald die darunter liegende Schicht vollkommen erstarrt ist, wird die nächste Materialschicht aufgetragen. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von sehr vielschichtigen Objekten.

Durch das Hinzufügen weiterer Extruder, sowie eingefärbten Materialien, können damit auch farbige Bauteile hergestellt werden.

Ein weiterer Vorteil beim 3D-Druck mit geschmolzenen Materialien:

Damit auch überhängende Strukturen erzeugt werden können, ist es möglich, neben dem zusätzlichen Extruder optional Stütz-Materialien mit einzubeziehen. Damit wird man in die Lage versetzt, Hohlräume und Stütz-Strukturen mit wachsartigen oder wasserlöslichen Materialien zu drucken. Diese Materialien können nach dem Druckvorgang ganz einfach ausgewaschen, beziehungsweise abgeschmolzen werden – und schon erhält man die gewünschten 3D-Strukturen!

3D-Druck mit flüssigem Material

Dieses 3D-Druckverfahren arbeitet auf Basis von flüssigen und UV-empfindlichen Kunststoffen (Photopolymeren). Hier gibt es zum Beispiel das Verfahren der Stereolithografie. Dies gilt quasi als Ursprung der 3D-Druckverfahren. Für diese 3D-Druckvariante ist ein mit flüssigem Photopolymer gefülltes Becken die Grundlage. Dieser Kunststoff verfügt über eine ganz besondere Eigenschaft:

Er wird nach einer gewissen Belichtungszeit ganz starr! Um ein Werkstück herzustellen, werden nun die jeweiligen Layers des gewünschten 3D-Modells mit einem Laser auf die Oberfläche des flüssigen Kunststoffs projiziert. Unter der Oberfläche wird ein (bewegliches) Druckbett angeordnet. Die erste, darauf gedruckte Schicht erstarrt – und das Werkstück wird nun an das darunterliegende Druckbett befestigt.

Anschließend wird das Objekt von einem mechanischen Arm nach unten gezogen. Das ist nötig, damit sich oben wieder die nächste flüssige Materialschicht ansammeln und verteilen kann. Auf dieser wird nun wiederum der nächste Layer projiziert. Das wird so oft wiederholt, bis das gewünschte Objekt seine Gestalt annimmt. Nach dem 3D-Druckvorgang kann das dann ausgehärtete Werkstück aus seinem Bad genommen werden.

Manchmal wird es zusätzlich in einer dafür vorgesehenen “Belichtungskammer” nachbelichtet – bis es komplett ausgehärtet ist. Was ist der Vorteil dieses Druckverfahrens? Es ist zwar ein wenig teurer in den Materialkosten, jedoch kann hiermit eine durchaus höhere Druckqualität erreicht werden.

Anwendung von 3D-Druck in der Industrie

Beim 3D-Druck wird generell zwischen einer Herstellung von Einzelstücken, Modellen und Prototypen einerseits, und einer Serienanfertigung von Bauteilen andererseits unterschieden. 3D-Druck wird in folgenden Umfeldern zur Herstellung von Einzelstücken, Modellen und Prototypen eingesetzt:

In der Architektur, dem Automobilbau, bei der Anfertigung spezieller und kompliziert geformter Ersatzteile, in Bauverfahren, beim (technischen) Modellbau, im Maschinenbau, sowie in wissenschaftlichen Laboren und im Bereich Design und Kunst.

Für die Serienfertigung kommt der 3D-Druck oftmals zum Tragen in der

  • Verpackungsindustrie
  • der Luft- und Raumfahrtindustrie
  • in Bereichen der Medizin- und Zahntechnik
  • und im Bio-Printing.


Das 3D-Druck Verfahren wird sehr gerne dann eingesetzt, wenn geringe Fertigungsstückzahlen, oftmals verbunden mit einer komplizierten Geometrie der Bauteile, vom Auftraggeber gefordert sind. Hinzu kommt meistens ein recht hoher Grad an eine Individualisierung der jeweiligen Werkstücke.

Gute Beispiele dafür sind unter anderem Bereiche wie

  • Werkzeugbau
  • Luft- und Raumfahrtindustrie
  • medizinische Produkte, die in Kleinserien, aber mit einem äußerst hohen Qualitätsstandard angefertigt werden.

Auch am Beispiel der Luft- und Raumfahrtindustrie kann man den Hintergrund für eine Fertigung mit Hilfe des 3D-Drucks gut verdeutlichen.

In diesem (speziellen) Industriefeld werden viele Prototypen konstruiert und gebaut. Dieser Wirtschaftszweig hat viel mit branchentypisch kleinen Stückzahlen zu tun.

Bei einer parallel stattfindenden hohen Entwicklungstätigkeit hat der Einsatz von 3D-Druckern eine Vielzahl von Vorteilen. Versuchsträger für die Erprobung, Baugruppen aus Metall oder Triebwerke können so schnell – und darüber hinaus werkzeuglos – produziert werden.

Zusätzlich nimmt die Entwicklungsgeschwindigkeit in diesem Bereich immer weiter zu, sodass mit dem 3D-Druck auf neue Anforderungen reagiert werden kann.

Ein praktisches Beispiel dafür sind die Entwicklungen in der amerikanischen Raumfahrtindustrie. Dort wird die Fertigung mit 3D-Druckern mittlerweile aus Zeit- und Kostenüberlegungen als Standardvariante angewandt.

Der Betrieb eines 3D-Druckers – wann ist er sinnvoll

Ob der Einsatz eines 3D-Druckers sinnvoll ist, hängt (wie oftmals) von mehreren Faktoren ab. Sinnvoll wird das 3D-Druckverfahren zum Beispiel bei einer bedarfsnah orientierten Fertigung (das heißt zeitlich oder dezentral). Die dezentrale Fertigung von Bauteilen – oder Cloud Producing – und eine Fertigung auf Anfrage, also “on demand”, bietet hier einige Vorteile in Bezug auf Kosten.

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Darüber hinaus kann sogar eine Einsparung von CO2-Emissionen erreicht werden. Denn gerade im Bereich der Luftfahrtindustrie ist es möglich, Ersatz- und Bauteile “on demand” zu fertigen, komplett ohne die Vorhaltung teurer Werkzeuge. Dieses Konzept revolutioniert dabei langfristig die bislang eingesetzten Logistik-Konzepte der Luftfahrtbranche.

Kostenintensive Revisionszeiten von Flugzeugen können damit reduziert werden. Mit dem 3D-Druck ist es ebenso machbar, sehr kleine Strukturen anzufertigen. Die modernen 3D-Drucker sind in der Lage, feinste Formen auszubilden. Das ist auch in der industriellen Produktion von Vorteil. Dort kann mit Hilfe von 3D-Druckern eine form- und werkzeuglose Fertigung ablaufen, indem beispielsweise die programmierten CAD-Daten für ein gewünschtes Bauteil mit einem 3D-Drucker ganz unkompliziert umgesetzt werden.

Ein anderer, nicht unwesentlicher Punkt bei einem Betrieb des 3D-Drucks ist die Substitution.

Das bedeutet – klassische Fertigungsstrategien werden mit dem modernen 3D-Druckverfahren ergänzt. Hier können bestimmte Faktoren für die Entscheidung eines solchen Einsatzes zum Beispiel wichtig sein:

  • geforderte Losgrößen
  • Produktionskosten
  • zeitliche Aspekte
  • Anforderungen an die Qualität
  • und die Komplexität der Bauteile.

Wirtschaftlichkeit eines 3D-Druckers

Damit ein Fertigungsverfahren in der industriellen oder der handwerklichen Fertigung einen gewissen Grad der Wirtschaftlichkeit erreicht, muss auch eine genügende Auslastung der vorhandenen und eingesetzten Werkzeuge beziehungsweise Maschinen vorliegen.

Da 3D-Drucker – im Gegensatz zu herkömmlichen Werkzeugmaschinen, wie zum Beispiel Fräsmaschinen oder CNC-Automaten – einen anderen Aufbau und eine andere Wirkungsweise haben, liegen in diesem Punkt natürlich andere Kriterien zugrunde. Durch den jeweils aktuellen Stand der Technik im 3D-Druck, können sich diese Faktoren kontinuierlich verändern.

Bei der Betrachtung des wirtschaftlichen Einsatzes kommen hier folgende Punkte zum Tragen:


1) Aufbaugeschwindigkeit bei 3D-Druckern
2) Losgrößen, beziehungsweise gefertigte Stückzahlen


1) Mit der Aufbaugeschwindigkeit wird definiert, wie schnell das jeweilige, zu produzierende Werkstück aus dem eingesetzten Werkstoff konkret herausgearbeitet wird. Bei modernen 3D-Druckern wird die Aufbaugeschwindigkeit mit Hilfe von Lasern gesteuert. Die aktuelle Entwicklung macht deutlich, welche Geschwindigkeitsraten hier schon möglich sind. So wird die Aufbaugeschwindigkeit beim 3D-Druck durch die sogenannte Multilaser-Technologie wesentlich verbessert. Dabei führen zwei, vier oder noch mehr Laserquellen die Belichtung beim Ausformen des Werkstücks aus.

Für die letztendliche Qualität eines Bauteils ist jedoch nicht nur ausschließlich der quantitative Ansatz ausschlaggebend, mit der Werkstücke gefertigt werden. Hierunter fällt eben auch der angesprochene Einsatz der Laserquellen. Natürlich sind mehrere solcher eingebauter Quellen in einem 3D-Drucker auch für eine prinzipiell höhere Fertigungsrate einsetzbar. Doch ist auch die Fehlerquote bei der Produktion ein nicht zu vernachlässigender Faktor. Mit steigender Produktionsrate kann auch diese Quote ansteigen.

Eines kann jedoch an dieser Stelle angemerkt werden. Die Aufbaugeschwindigkeiten, beispielsweise beim selektiven Laserschmelzen, entwickeln sich zukünftig weiter nach oben.

Als Gründe können dafür gelten: immer höhere Leistungen der eingesetzten Laser im 3D-Druck (zum Beispiel 1 kW-Laser oder auch ein Einsatz von multiplen Laserquellen). Das Stichwort ist hier die Multilaser-Technologie, die gerade bei großen 3D-Druckern in der Industrie zum Einsatz kommt.

2) Mit der Losgröße kommt ein zusätzlicher Wirtschaftlichkeitsfaktor ins Spiel. Unter Losgröße versteht man die jeweilige Anzahl eines gefertigten Bauteils im 3D-Druck. Dabei haben sich für die Produktion quasi einige Faustregeln herauskristallisiert. Dies sind immer Anhaltspunkte. Je nach Größe der Produktionsstätte und natürlich Größe und Anzahl der eingesetzten 3D-Druckern, sind auch andere Werte möglich.

Man kann hier auch von betriebswirtschaftlichen Richtwerten sprechen.
Im Folgenden nun ein paar solcher Werte, die sich auf die produzierten Stückzahlen in einem Jahr beziehen:

  • Stückzahlen von 1 bis etwa 1.000 pro Jahr. Diese gelten als die wirtschaftlichste Auswahl im 3D-Verfahren. Solche Losgrößen lohnen sich auch schon für kleinere Unternehmen, die eventuell nur über einen 3D-Drucker verfügen.
  • Stückzahlen von 1.001 bis etwa 100.000 pro Jahr. Hier ist eine recht große Wirtschaftlichkeit gegeben. Besonders, wenn die Herstellung des Bauteils in einer Form stattfindet, die aus Metall besteht, kann das 3D-Druckverfahren seine vielfältigen Möglichkeiten gut ausspielen. Dies kann auch gut auf einen Vergleich mit herkömmlichen Metallbearbeitungsmaschinen bezogen werden. In diesem Stückzahlbereich ist der 3D-Druck eine gerne berücksichtigte Option bei der Betrachtung der wirtschaftlichen Produktion. Gründe sind hier zum Beispiel: Schnelligkeit sowie höhere Genauigkeit beim Produktionsprozess.
  • Stückzahlen von mehr als 100.000 Einheiten pro Jahr. In dieser Größenordnung hat sich herausgestellt, dass Werkstücke, die aus einem sehr langlebigen Vollmaterial mit einer klassisch gefertigten Geometrie-Form hergestellt werden, voraussichtlich sehr wirtschaftlich sind.

Somit ist die wirtschaftliche Effizienz beim 3D-Drucken von mehreren Einflussfaktoren abhängig. Im Unterschied zu herkömmlichen Produktionsverfahren zeigt sich aber schon eines deutlich – auch bei kleineren Stückzahlen kann sich der Einsatz von 3D-Druck durchaus lohnen – wenn es besonders präzise und hochwertig im Design und der qualitativen Ausführung sein soll.

Eine Anmerkung noch zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit. Im Gegensatz zu üblichen Herstellungsverfahren, wie Um- oder Urformen, den subtraktiven Fertigungsverfahren (beispielsweise Trennen), wird beim 3D-Druck die Wirtschaftlichkeit mit einer steigenden Komplexität der Bauteil-Geometrie gesteigert.

Materialien beim 3D-Druck

Welche Materialien eignen sich für die Bearbeitung mit 3D-Druckern am besten? Als typische Werkstoffe für das 3D-Druckverfahren gelten generell Kunststoffe und Kunstharze, Keramiken sowie Metalle. Bei der Materialauswahl wird noch einmal für die jeweiligen 3D-Druckverfahren unterschieden und in Kategorien eingeteilt:

  • Pulver für Schmelzverfahren
  • Filament und Pellets für Extrusionsverfahren
  • Resin und Wachs für Druckverfahren mit flüssigen Materialien



Beliebteste Materialien für den 3D-Drucker


Zu den beliebtesten 3D-Druck-Materialien gehören sicherlich die sogenannten PA-Kunststoffe. Die Abkürzung bezeichnet die Gruppe der Polyamide. Sie werden von SLS-3D-Druckern verwendet. Das Material eignet sich sehr gut, wenn bewegliche Bauteile gefordert sind.

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Ein anderes, seit langem eingesetztes Material ist das ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol). Dieses wird gerne im “Fused Deposition Modelling” (FDM-3D-Druck) genutzt. Es zeichnet sich durch eine große Härte mit einer guten Kratzfestigkeit aus.

Die Materialauswahl für den 3D-Druck ist mittlerweile unheimlich vielseitig. Je nachdem, welche Ansprüche an das 3D-Modell gestellt werden, kann zwischen einer sehr großen Vielzahl geeigneter Materialien als Grundstoff für ein Werkstück ausgewählt werden. Im Folgenden dazu eine Übersicht, die einen kleinen Einblick in die vielfältige Welt des 3D-Drucks gibt.

a) 3-D Druck mit Polymergips (auch CJP genannt) – relativ kostengünstig und in der Lage, schnell farbige 3D-Prototypen drucken. Das ColorJet-Printing-Verfahren (CJP) gestattet es, Farben direkt auf das gewünschte Objekt aufzudrucken.

Diese 3D-Objekte können eine leicht raue Oberfläche aufweisen. Sie eignen sich zum Beispiel sehr gut für 3D-Portraits und -Modelle (beispielsweise Bootsmodelle).

b) ABS Kunststoffe (FDM-Verfahren)
Mit ABS-Kunststoff lassen sich formstabile 3D-Objekte fertigen – und das zu recht moderaten Kosten. Das Fused Disposition Modeling (FDM), wird im Deutschen mit Schmelzschichtung übersetzt. Ergebnisse vom FDM 3D-Druck fallen häufig durch eine sehr hohe Festigkeit positiv auf. In der Medizintechnik ist dieses Verfahren sehr beliebt, da hier besonders langlebige und qualitativ hochwertige Geräte produziert werden.

c) 3D-Druck aus Resin-Kunststoffen (Polyjet)
Dieses 3D-Druckverfahren ist als sehr leistungsstark bekannt. Es bietet hochauflösende Modelle mit ganz feinen Oberflächeneigenschaften. Als Einsatzgebiet kommen sind Guss- und Blasformen, sowie Präzisions-Prototypen in ausgezeichneter Qualität in Betracht.

d) 3D-Druck mit Metall
Auch Metall erfreut sich im Umfeld der 3D-Produktion steigender Beliebtheit. Er gestattet inzwischen ganz feine und filigrane Formgebungen. Diese sind mit den herkömmlichen Verfahren, wie Fräsen und Gießen, nicht möglich. Gerade die Automobil- sowie die Flugzeugindustrie fertigt immer häufiger Bauteile mit Hilfe des 3D-Druckverfahrens.

e) 3D-Druck mit Keramik
Neue Designobjekte und Prototypen sind hiermit möglich. 3D-Druck Verfahren mit dem Material Keramik ermöglichen es, Bauteile mit einem edlen Design zu fertigen. Darüber hinaus können mit Keramik hitzebeständige Bauteile produziert werden – für die Luft- und Raumfahrttechnologie eine gute Innovation.

f) 3D-Druck mit Quarzsand
Das Drucken mit Quarzsand (FDB) stellt eine Besonderheit dar. Denn – hiermit sind spezielle Objekte mit bis zu 4 m Höhe aus dem 3D-Drucker möglich! Mit dem Material Quarzsand kann man im Bereich des 3D-Drucks Sandgussformen für die Metallguss-Fertigung herstellen – werkzeuglos!

g) Silber – Accessoires aus dem 3D-Drucker
Eine andere Besonderheit ist sicherlich, dass man Silber als Material für den 3D-Druck einsetzen kann. Hier können in der Tat filigrane Schmuckobjekte konzipiert werden. Das Grundmaterial für den 3D-Druck ist hier das Sterling-Silber 925.

h) Epoxy-Kunmststoffe im 3D-Druck
Die sogenannte Stereolithographie (SLA), ist das älteste der 3D-Druckverfahren. Die fertigen Bauteile verfügen über sehr gute mechanische Eigenschaften und haben sehr glatte Oberflächen. Dank des 3D-Drucks können hochpräzise Werkstücke produziert werden.

Mit 3D-Druck in die Zukunft der industriellen Fertigung

Somit zeigt sich, dass der 3D-Druck im industriellen (aber teilweise auch im handwerklichen) Umfeld, nicht mehr wegzudenken ist. Wie aufgezeigt, sind die Möglichkeiten der Fertigung sehr vielfältig. Zudem zählt das 3D-Druckverfahren zu den neuen Eckpfeilern vom Ansatz der sogenannten Industrie 4.0 Strategie! Eine stetige Weiterentwicklung ist sicherlich zu erwarten. Schon allein durch den technologischen Fortschritt ergeben sich stetig steigende Losgrößen in der Fertigung, die mit dem 3D-Druck sehr wirtschaftlich produziert werden können. Weitere Vorteile: höhere Fertigungseinheiten können durch die Option von individuellen, zusätzlichen Produkten mit 3D-Druck ergänzt werden.

Die Lebenszykluskosten eines Bauteils (beispielsweise für die Werkzeugbereitstellung und -pflege) können durch die 3D-Fertigung sinken. Zudem können mit einem 3D-Produktionsprozess Hersteller bei einer Verwirklichung von Nachhaltigkeitszielen unterstützt werden. Immer mehr treten auch digitale Produkte im industriellen Produktionsumfeld in den Wettbewerb mit analogen Werkzeugen. Dafür ist es wichtig, dass das digitale, additiv aufgebaute Werkzeug wie ein 3D-Drucker, leistungsfähiger, schneller verfügbar, leichter und auch kostengünstiger als Konkurrenzprodukte sind.

Stimmen diese Features, dann kann sich der 3D-Druck in der industriellen Produktion weiter durchsetzen. Heutzutage gibt es sehr viele 3D-Drucker, die schon so auf die Bedürfnisse der Unternehmen zugeschnitten werden, dass sie entsprechend individuell eingesetzt werden können.

Die Fertigungsverfahren und ein Blick in die Zukunft

Fertigungsverfahren sind vielfältig und unterliegen der ständigen Weiterentwicklung. Mit dem Fortschritt der technischen Entwicklung und der Etablierung von technischen Innovationen entstehen auch neue Fertigungsverfahren, während alte Prozesse ausrangiert werden. Aus diesem Grund ist ein Blick in die Zukunft unabdingbar.

Einer der am längsten bereits bestehenden Trend ist der Leichtbau von Werkstücken. Denn nahezu bei allen Produkten ist es vorteilhaft, wenn bei der Fertigung unnötiges Gewicht eingespart wird. Daraus resultieren eine gesteigerte Handlichkeit und Mobilität. Aus diesem Grund zielt eine Reihe der Fertigungsverfahren darauf ab, überflüssiges Gewicht einzusparen.

Gerade im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung gewinnt auch die Industrie 4.0 an immer größerer Bedeutung. Anwender streben eine höhere Vernetzung der Maschinen und Prozesse untereinander an, was langfristig die Produktivität effizienter gestaltet.

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