Die 3D-Drucktechnologie hat die Innovation in zahlreichen Branchen beschleunigt, darunter Zahnmedizin, Brillen, Prothesen, Möbeldesign, Archäologie, Paläontologie und forensische Wissenschaften. Tatsächlich stehen wir erst am Anfang der Erkenntnis, wie 3D-Druck unser Leben und unsere Arbeit drastisch verbessern kann.

Es stehen verschiedene Techniken für den 3D-Druck zur Verfügung

Die additive Fertigung ist durch die Einführung oder Verbindung zusätzlicher Materialien zur Erstellung eines Teils gekennzeichnet. Objekte, die in 3D gedruckt werden können, sind geometrisch komplex, was sie ideal für eine Vielzahl von Fertigungsanwendungen macht. Teile können mit verschiedenen Technologien und Maschinen, die von Hunderten bis Millionen von Dollar kosten, gedruckt werden.

Ein Verfahren der additiven Fertigung verwendet 3D-Druck, um Objekte zu erstellen. Ein Teil wird mit additiver Fertigung hergestellt, wenn zusätzliches Material hinzugefügt wird, im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der Material entfernt wird. Durch die Verwendung von CAD-Dateien (Computer-Aided Design) erstellen 3D-Drucker dreidimensionale Objekte. Viele Materialien und Technologien sind für den 3D-Druck verfügbar, was das Design von Teilen für praktisch jede Branche erleichtert.

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks in der Fertigung?

Obwohl der 3D-Druck oft mit Spielzeug und einfachen Gegenständen in Verbindung gebracht wird, kann er tatsächlich Komponenten produzieren, die den härtesten Bedingungen standhalten. Eine breite Palette von Branchen, einschließlich Energie, Automobilindustrie und Verteidigung, nutzt 3D-gedruckte Teile in der Fertigung. Seine transformativen Effekte sind in zahlreichen Branchen und Prozessen zu spüren, von funktionalen Prototypen bis hin zu Werkzeugen, Vorrichtungen und Endverbrauchsteilen.

Es könnte Sie überraschen zu erfahren, dass 3D-Drucker seit den 1980er Jahren existieren, obwohl viele Menschen dachten, sie seien eine neue Technologie. 3D-Druck wurde bis 2009 hauptsächlich für industrielle Anwendungen verwendet, und die Drucker waren für die meisten Unternehmen prohibitively teuer. Die Kosten für den 3D-Druck sind seitdem erheblich gesenkt worden, da 3D-Drucker begonnen haben, weit verbreitet für Fertigungszwecke eingesetzt zu werden. Mehrere Faktoren sind für das Wachstum der 3D-Druckindustrie verantwortlich, wie die zunehmende Nutzung von 3D-Druck in der Fertigung, die vorher als unmöglich galt, bevor die Technologie an Fahrt gewann.

Der 3D-Druck verwendet eine Vielzahl von Techniken

Was sind die häufigsten 3D-Drucktechnologien? Es gibt mehrere 3D-Drucktechniken. Teile werden in diskreten Schichten aufgebaut, die in allen 3D-Drucktechnologien als Schichten bezeichnet werden.

Fused Filament Fabrication (FFF, auch bekannt als Fused Deposition Modeling)
Continuous Fiber Reinforcement (CFR)

FFF (Fused Filament Fabrication)

Der häufigste und kostengünstigste Drucktyp ist die Fused Filament Fabrication. FFF besteht darin, ein Thermoplastikum nahe seinem Schmelzpunkt zu erhitzen und es durch eine Düse zu extrudieren, die ein Querschnittsbild der Schichtung für jedes Teil erzeugt. Schichten werden auf diese Weise nacheinander hinzugefügt.

Continuous Fiber Reinforcement (CFR)

FFF-Teile können mit kontinuierlichen Fasern verstärkt werden, indem Continuous Fiber Reinforcement verwendet wird. Zwei Arten von Extrusionssystemen werden in CFR-fähigen Maschinen verwendet – eines für konventionellen FFF-Filament und eines für große Stränge von kontinuierlichen Fasern. Im Gegensatz zu FFF-Füllmaterial werden diese Fasern in Schichten angeordnet. Diese Technologie produziert erheblich stärkere Teile (bis zu 10-mal stärker als die entsprechenden Aluminiumteile) und kann Standard-FFF-Materialien wie ABS und PLA ersetzen.

Die heute am weitesten verbreitete Technologie für den 3D-Druck ist die Fused Filament Fabrication. Die mit Kohlefaser verstärkten Materialien bieten die gleichen Vorteile wie FFF, da sie Schwächen der Teile beseitigen. Ein CFR-Teil ist stark genug, um bearbeitetes Aluminium in wesentlichen Fertigungsprozessen zu ersetzen, im Gegensatz zu FFF-Komponenten, die normalerweise durch die Stärke schwacher Polymere begrenzt sind.

Letztendlich geht es um

Durch die Integration mehrerer Drucker in den Fertigungsprozess stellen viele Unternehmen fest, dass sie die Zeit, die sie mit der Herstellung von Teilen im Haus verbringen, erheblich reduzieren können. Die Verwendung eines 3D-Druckers zur Herstellung von maßgeschneiderten Teilen in geringer Stückzahl kann eine schnellere und kostengünstigere Option sein. Infolgedessen können Unternehmen Zeit und Energie auf Teile konzentrieren, die Einnahmen generieren, anstatt auf Teile in geringer Stückzahl, die möglicherweise keine Einnahmen bringen. Die Nutzung eines 3D-Druckers ermöglicht eine schnelle Produktion von Designs, ohne Ressourcen für Teile zu verschwenden, die möglicherweise nicht den Qualitätsstandards entsprechen. Daher sind 3D-Drucker ideal für die Herstellung von maßgeschneiderten Prototypen, Werkzeugen und Vorrichtungen in geringer Stückzahl, die komplex sein und schwer zu bearbeiten sein können, aber für einen erfolgreichen Produktionsprozess unerlässlich sind.