Additive Fertigung und zugeh\u00f6rige Terminologie<\/h2>\n\n\n\n
Der Begriff „additive Fertigung“ (AM) bezieht sich auf einen dreidimensionalen festen Gegenstand von nahezu beliebiger Form, der aus einem digitalen Modell hergestellt werden kann. Dabei werden d\u00fcnne Schichten aus fl\u00fcssigem oder pulverf\u00f6rmigem Kunststoff oder Metall aufgetragen und dann miteinander verbunden, um ein Objekt zu schaffen. <\/p>\n\n\n\n
Ein weiterer Begriff im Zusammenhang mit der additiven Fertigung ist „3D-Druck-Prototyping“. Wie bereits in der Einleitung erw\u00e4hnt, wird es auch als Rapid Prototyping bezeichnet und ist ein Prozess, bei dem verschiedene Teile aus mehreren Materialschichten hergestellt werden. Das 3D-Drucken von Prototypen ist eine einfache, schnelle und erschwingliche Methode zur Herstellung von Produkten.<\/p>\n\n\n\n
Im Jahr 2015 wurde die ISO\/ASTM 52900-Norm<\/a> geschaffen, um die Terminologie der additiven Fertigungstechnologie (AM) zu definieren, die das Prinzip der additiven Formgebung anwendet und die Konstruktion realer, dreidimensionaler Geometrien durch schrittweise Zugabe von Material erm\u00f6glicht. Weitere Informationen \u00fcber die Grundlagen und das Vokabular finden Sie hier<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Wenn Sie neu in der Welt der 3D-Drucktechnologie sind, ist es wichtig, dass Sie sich \u00fcber die verf\u00fcgbaren Verfahren und Materialien informieren. Es gibt verschiedene 3D-Druckverfahren f\u00fcr die Erstellung von 3D-Strukturen und -Objekten, von denen einige beliebter sind als andere.<\/p>\n\n\n\n SLA ist eines der \u00e4ltesten Verfahren des 3D-Drucks, das 1986 von Chuck Hull erfunden wurde. Es ist eine perfekte Methode f\u00fcr Maschinenbauingenieure, die \u00fcberpr\u00fcfen wollen, ob ein Teil in ihren Entwurf passt. Die Stereolithografie ist jedoch nicht nur f\u00fcr Ingenieure n\u00fctzlich; wenn Sie einen Kunststoffprototyp eines Projekts drucken m\u00f6chten, ist dies ebenfalls eine hervorragende Technik. <\/p>\n\n\n\n Wie funktioniert ein SLA-Drucker? SLA-Drucker funktionieren nicht wie normale Desktop-Drucker. Sie arbeiten mit einem \u00dcberschuss an fl\u00fcssigem Kunststoff, der sich nach dem Aush\u00e4rten und Formen zu einem festen Gegenstand formt. Der Laserstrahl tastet auf jeder Ebene die erforderlichen Stellen ab. Sobald eine Materialschicht verfestigt ist, senkt sich die Bauplattform minimal ab und eine weitere Ebene kann gelasert werden. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis alle notwendigen Schichten zur Bildung des finalen Objektes abgedeckt sind. Ein galvanometrischer Spiegel, auch Galvanometer oder Galvo genannt, lenkt den Laserstahl in X- und Y-Richtung.<\/p>\n\n\n\n Fused Deposition Modeling (FDM) ist derzeit die beliebteste 3D-Drucktechnologie. Mit dieser Technologie lassen sich sowohl funktionsf\u00e4hige Prototypen als auch Verbraucherprodukte wie Kunststoffgetriebe, Wildwasserkanus, Lego-Steine usw. drucken.<\/p>\n\n\n\n Der FDM-Drucker schmilzt thermoplastische Filamente wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polymilchs\u00e4ure) und tr\u00e4gt sie mit Hilfe von beheizten D\u00fcsen Schicht f\u00fcr Schicht auf eine Bauplattform auf. Bis das Teil fertig ist, wird eine Schicht nach der anderen aufgetragen. Neben Thermoplasten kann es auch St\u00fctzmaterialien extrudieren. Sie ist in gewisser Weise der Stereolithografie \u00e4hnlich. <\/p>\n\n\n\n SLS ist eine 3D-Technologie, bei der Polymerpulverpartikel mit einem Hochleistungslaser auf ein 3D-Modell gesintert werden, um eine feste Struktur zu erzeugen. Aufgrund der niedrigen Kosten pro Teil und der Designfreiheit (SLS erfordert keine St\u00fctzstrukturen, da das ungesinterte Pulver die Komponenten w\u00e4hrend des Drucks umh\u00fcllt) wird es von Herstellern und Ingenieuren h\u00e4ufig eingesetzt. <\/p>\n\n\n\n SLS-3D-Drucker helfen bei der Herstellung komplexer Geometrien, die mit herk\u00f6mmlichen Verfahren nur schwer oder gar nicht herzustellen sind, wie z. B. bewegliche Teile, ineinandergreifende Teile, Teile mit inneren Kan\u00e4len, etc. Das SLS-Verfahren eignet sich f\u00fcr verschiedene Anwendungen, z. B. f\u00fcr die Herstellung von Einzelst\u00fccken, Br\u00fccken oder Kleinserien sowie f\u00fcr das schnelle SLS-Prototyping.<\/p>\n\n\n\n Larry Hornbeck von Texas Instruments entwickelte DLP im Jahr 1987. Es ist ein weiteres 3D-Druckverfahren, das der Stereolithografie \u00e4hnelt, aber schnellere Druckzeiten als SLA bietet. Sowohl DLP als auch SLA funktionieren jedoch mit Fotopolymeren. Die digitale Lichtverarbeitungstechnologie, bei der digitale Mikrospiegel auf dem Halbleiterchip zum Einsatz kommen, ist in 3D-Druckern, Mobiltelefonen und Filmprojektoren weit verbreitet. Mit dem DLP-Druck lassen sich unglaublich detaillierte Kunstharzobjekte drucken, darunter Spielzeug, Schmuckformen, Dentalanwendungen, Verzierungen, Figuren, Verst\u00e4rker und andere Objekte mit pr\u00e4zisen Details.<\/p>\n\n\n\n Selektives Laserschmelzen (SLM) ist eine Metall-Drucktechnik, die 1995 von dem deutschen Wissenschaftler Wilhelm Meiners entwickelt wurde. Beim SLM \/ SLS werden metallische Pulver schichtweise zu einem einheitlichen Festk\u00f6rper verschmolzen. Ein punktgenauer Laser mit dehr hoher Leistungsdichte liefert die Schmelzenergie.<\/p>\n\n\n\n EBM ist eine Art der additiven Fertigung, bei der Metallteile hergestellt werden. Aufgrund des schnelleren Druckverfahrens wird es h\u00e4ufig als schnelles Produktionsverfahren eingestuft. Das schichtweise Elektronenstrahl-Sintern muss im Hochvakuum geschehen. Das Metallpulver wird mit einem geb\u00fcndelten, hochenergetischen Elektronenstrahl geschmolzen. Das Elektronenstrahlschmelzen \u00e4hnelt dem selektiven Laserschmelzen, da beide aus Pulver drucken, aber beim EBM wird ein Elektronenstrahl statt eines Lasers verwendet.<\/p>\n\n\n\n Die EBM-3D-Drucker verf\u00fcgen \u00fcber einen Pulverbeh\u00e4lter, einen Pulverf\u00f6rderer, einen Pulverbeschichter, eine Elektronenstrahl-Energiequelle und eine beheizte Bauplattform. Das Druckverfahren muss im Vakuum stattfinden, weil andernfalls die Gasatmosph\u00e4re den geb\u00fcndelten Elektronenstrahl sofort auff\u00e4chern w\u00fcrde.<\/p>\n\n\n\n LOM ist eine kosteng\u00fcnstige Methode zum 3D-Druck von Objekten aus verschiedenen Arten und Materialien, etwa Papier, Polymer und Metall. Je nach Material wechselt die anzuwendende Methode, um die Materialschichten miteinander zu verbinden. Diese Art der additiven Fertigung wurde von Helisys Inc. (jetzt Cubic Technologies) entwickelt. Diese Methode ist weniger popul\u00e4r als die oben genannten, d\u00fcrfte aber an Beliebtheit gewinnen, da sie effizient, kosteng\u00fcnstig und schnell ist. Wie funktioniert das? Bei der LOM-Technologie wird das geschichtete Material auf der Bauplattform (3D-Druckerbett) gerollt. In der Regel ist der Stoff mit einer Klebeschicht versehen, die schmilzt, wenn die Einzugswalze erhitzt wird. Die folgende Schicht wird dann an die vorhergehende angeh\u00e4ngt.<\/p>\n\n\n\n Immer mehr Unternehmen und Branchen machen vom 3D-Druck Gebrauch und entwickeln neue Gesch\u00e4ftsmodelle und M\u00f6glichkeiten.<\/p>\n\n\n\n Laut der Grand View Research<\/a> wird der Markt f\u00fcr 3D-Druck von 2022 bis 2030 mit einer durchschnittlichen j\u00e4hrlichen Wachstumsrate (CAGR) von 20,8 % wachsen, ausgehend von 13,84 Milliarden Dollar im Jahr 2021. im Jahr 2021 wurden weltweit 2,2 Millionen 3D-Drucker ausgeliefert, und bis 2030 wird mit 21,5 Millionen Ger\u00e4ten gerechnet.<\/p>\n\n\n\n Die Unternehmen der Luft- und Raumfahrt- sowie der R\u00fcstungsindustrie (A&D) geh\u00f6rten zu den ersten, die die additive Fertigung eingef\u00fchrt haben. Viele wichtige Hersteller wie GE, Airbus, Boeing und Safran profitieren vom 3D-Druck, da der Hauptnutzen dieser Technologie in der Luft- und Raumfahrtindustrie in der Gewichtsreduzierung liegt, was sich sehr positiv auf die Nutzlast, die Treibstoffeffizienz und die Kohlendioxidemissionen auswirkt. <\/p>\n\n\n\n Konstrukteure k\u00f6nnen robuste Materialien und konsolidierte Komponenten erstellen, was besonders in der Luft- und Raumfahrtindustrie wichtig ist. Mit dem 3D-Druck lassen sich n\u00fctzliche Teile f\u00fcr Flugzeuge entwerfen, z. B. Wandpaneele, Luftkan\u00e4le und strukturelle Metallkomponenten.<\/p>\n\n\n\n Auch Drohnen f\u00fcr das Milit\u00e4r k\u00f6nnen, mit Ausnahme der elektronischen Teile, additiv gefertigt werden. Die 3D-Modelle erleichtern die Herstellung von Zubeh\u00f6r wie Koffern, Abdeckungen, Halterungen und Boostern, die eine ordnungsgem\u00e4sse Aufbewahrung der Drohne erm\u00f6glichen. Dar\u00fcber hinaus wird der 3D-Metalldruck f\u00fcr die Reparatur von Luft- und Raumfahrt- sowie Milit\u00e4rausr\u00fcstung eingesetzt. <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Die Automobilindustrie ben\u00f6tigt leichte Komponenten und eine hohe Widerstandsf\u00e4higkeit gegen raue Umgebungsbedingungen, um den Fahrkomfort zu verbessern und die Fahrzeuge f\u00fcr unterschiedliche Umweltbedingungen zu r\u00fcsten. Zum Beispiel entwickelte Porsche eine innovative 3D-Drucktechnologie f\u00fcr Schalensitze<\/a>, bei dem die Kunden zwischen drei H\u00e4rtegraden f\u00fcr die Komfortschicht w\u00e4hrend der Fahrt w\u00e4hlen k\u00f6nnen. Neben der ergonomischen Passform bieten die Sitze ein geringeres Gewicht, ein einzigartiges Design, verbesserten Komfort und passive Klimakontrolle, da der 3D-gedruckte Bodyform-Vollschalensitz“ auf der Leichtbauweise basiert.<\/p>\n\n\n\n Die additive Fertigung bietet eine grosse Auswahl an robusten, hochtemperaturbest\u00e4ndigen Materialien und Verfahren sowie die M\u00f6glichkeit, extrem komplizierte Formen zu konstruieren. Unternehmen nutzen es u. a. zum Testen verschiedener Designvarianten und zur Herstellung kundenspezifischer Teile. Die additive Fertigung wird auch f\u00fcr die Restaurierung von Oldtimern und die Nachfertigung von Ersatzteilen verwendet. <\/p>\n\n\n\n Der 3D-Druck wird sehr h\u00e4ufig in der Medizin und der Zahnmedizin eingesetzt, z. B. beim Bioprinting von Geweben und Organen, bei anatomischen Modellen f\u00fcr die chirurgische Vorbereitung und in der Zahnmedizin bei Kronen- und Br\u00fcckenmodellen. Es besteht die Chance, dass der 3D-Druck zur wichtigsten Technologie in der Dentalproduktion wird. Medizinische Hersteller verwenden eine Vielzahl starrer, flexibler, undurchsichtiger und transparenter 3D-Druckmaterialien, um Designs zu erstellen, die individueller als je zuvor sind. Vor allem aber k\u00f6nnen Implantate und zahnmedizinische Ger\u00e4te mit Hilfe des 3D-Drucks patientenspezifisch hergestellt werden.<\/p>\n\n\n\n W\u00e4hrend menschliche Gliedmassen oder Organe derzeit nicht in 3D gedruckt werden k\u00f6nnen, kann k\u00fcnstliches lebendes Gewebe, das echtem Gewebe \u00e4hnelt, mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie hergestellt werden. Laut Nature Biotechnology<\/a> haben Fortschritte wie das 3D-Bioprinting es m\u00f6glich gemacht, komplizierte, funktionierende lebende 3D-Gewebe durch 3D-Druck mit biokompatiblen Materialien, Zellen und Hilfskomponenten herzustellen. Das bedeutet, dass Strukturen wie Knochen, Haut oder Organe durch 3D-Bioprinting hergestellt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n Der Konsumg\u00fctersektor hat die Vorteile des 3D-Drucks f\u00fcr Produktdesign und -entwicklung l\u00e4ngst erkannt. Die Vielfalt der Anwendungen f\u00fcr den 3D-Druck entspricht den Bed\u00fcrfnissen der Verbraucher. Einige der Anwendungen betreffen Sport-, Freizeit- und Lifestyle-Produkte, wie Schuhe und Brillen. Andere sind kleine Gegenst\u00e4nde wie Schmuck, Kinderspielzeug und Reparaturen f\u00fcr so ziemlich alles, was kaputt geht. Auch H\u00e4user und Autos werden auf wirtschaftliche und nachhaltige Weise damit gebaut, denn wenn man H\u00e4user am Computer mit einem 3D-Drucker entwirft, weiss man genau, wie viele Materialien man f\u00fcr den Bau eines Hauses braucht. <\/p>\n\n\n\n Nat\u00fcrlich wird der 3D-Druck noch in anderen Bereichen verwendet, wie zum Beispiel LiDAR, GIS oder AI. <\/p>\n\n\n\n So k\u00f6nnen beispielsweise 3D-Druck und geografische Informationssysteme (GIS) die visuellen M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Unterrichtszwecke verbessern. GIS bezeichnet ein System zur Erfassung, Verwaltung und Analyse r\u00e4umlicher Daten und bildet die Basis von Karten- und Navigationsanwendungen (3D-Mapping), die dem Nutzer helfen, seinen Standort zu bestimmen. Sch\u00fcler k\u00f6nnen damit in grundlegende GIS- und geografische Konzepte einbezogen werden, einschliesslich Kartierung, Projektion und Topologie. Die 3D-Mapping-Technologie erm\u00f6glicht es, mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens ein Profil von Objekten zu erstellen und ein dreidimensionales Modell davon zu erzeugen, das auf die reale Umgebung abgebildet werden kann.<\/p>\n\n\n\n Seit kurzem ist das 3D-Scannen auch in Smartphones zu finden. Mit LIDAR, einer Fernerkundungsmethode zur Untersuchung der Erdoberfl\u00e4che, k\u00f6nnen mobile Ger\u00e4te Augmented-Reality-Anwendungen (AR) mit wesentlich h\u00f6herer Genauigkeit ausf\u00fchren. Dank der LiDAR-Implementierung in Smartphones kann ein Kunde, der eine Augmented-Reality-App f\u00fcr die Inneneinrichtung nutzt, die M\u00f6bel im Sichtfeld der Kamera visualisieren und „positionieren“, so dass er weiss, wie die M\u00f6bel in seiner Wohnung aussehen werden (siehe Bild unten). <\/p>\n\n\n\n Der 3D-Druck erm\u00f6glicht den einfachen Prototypenbau, um Objekte vor Beginn der Serienfertigung im Echtbetrieb zu testen. Der Hauptvorteil besteht also darin, dass die Verbraucher die meisten Waren am Computer entwerfen und zu Hause „herstellen“ k\u00f6nnen. Die Liste der Vorteile ist jedoch noch etwas l\u00e4nger.<\/p>\n\n\n\n Die gr\u00f6ssten Vorteile der additiven Fertigung:<\/p>\n\n\n\n Immer mehr Unternehmen setzen statt auf traditionelle Fertigungsmethod en auf das 3D-Druckverfahren, vor allem wenn es um intelligente L\u00f6sungen und digitale Fertigung geht. Mittlerweile wird das Verfahren in fast allen Branchen genutzt. Die steigende Beliebtheit f\u00fchrt dazu, dass sich manche Leute fragen, ob die additive Fertigung die traditionellen Verfahren irgendwann ersetzen wird<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Fertige 3D-Drucker<\/strong><\/p>\n\n\n\n7 Arten von 3D-Drucktechnologie<\/h2>\n\n\n\n
Stereolithographie<\/h3>\n\n\n\n
Fused Deposition Modeling (FDM)<\/h3>\n\n\n\n
Selektives Laser-Sintern (SLS)<\/h3>\n\n\n\n
Digitale Lichtverarbeitung (DLP)<\/h3>\n\n\n\n
Selektives Laserschmelzen (SLM)<\/h3>\n\n\n\n
Elektronenstrahlschmelzen(EBM)<\/h3>\n\n\n\n
Herstellung laminierter Objekte (LOM)<\/h3>\n\n\n\n
Die industriellen Anwendungen der additiven Fertigung<\/h2>\n\n\n\n
Luft- und Raumfahrt & Milit\u00e4rtechnik<\/h3>\n\n\n\n
Automotive<\/h3>\n\n\n\n
Gesundheitswesen und Medizin<\/h3>\n\n\n\n
Konsumg\u00fcter<\/h3>\n\n\n\n
Weitere Anwendungen<\/h3>\n\n\n\n
Vorteile des 3D-Drucks<\/h2>\n\n\n\n
3D-Druck als innovative Technologie <\/h2>\n\n\n\n
Empfohlene Produkte<\/h3>\n\n\n\n
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