Der 3D-Druck in der Industrie – Revolution für die Fertigung

Vermischtes

von hallelife.de - Redaktion 6. Dezember 2023 0 Kommentare

Die Industrie erfährt dank moderner Technologien stetig innovative Veränderungen und einer der wegweisenden Fortschritte ist hier mit Sicherheit auch der 3D-Druck. Diese revolutionäre Methode in der Fertigung hat sich in den letzten Jahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil in zahlreichen Industriezweigen herausgebildet.

Grundlagen des 3D-Drucks

Der Ausdruck “3D-Druck” beschreibt verschiedene Techniken, bei denen dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht aus einem nicht vorgeformten Material hergestellt werden. Ursprünglich wurde diese Technologie vor allem für die schnelle Erstellung von Prototypen aus Computer-erzeugten 3D-Modellen entwickelt. Inzwischen hat sich der 3D-Druck aufgrund seiner vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten in vielen Branchen durchgesetzt. Zu der nach wie vor bedeutsamen Entwicklung von Prototypen werden im industriellen Bereich auch Modelle und Werkzeuge aus Kunststoff, Metall oder Keramik hergestellt. Es werden ständig neue Materialien erschaffen, was die Möglichkeiten des 3D-Drucks kontinuierlich erweitert. Egal, ob Kunststoff, Metall oder Keramik, man findet nahezu für jedes Material auch die passende Technologie.

So kann man ein 3D-Druck-Projekt mit den richtigen Materialien und Herstellungsverfahren verwirklichen, wenn man den passenden 3D-Druck für die gewünschten Materialien wählt. Die breite Auswahl an hochwertigen Materialien und die zur Verfügung stehenden, fortschrittlichen Anlagen können die beste Qualität garantieren.

Folgend einige Beispiele zu verschiedenen 3D-Druckverfahren:

Selektives Lasersintern

Das selektive Lasersintern ist ein Verfahren für die additive Fertigung. Hierbei werden dünne Schichten eines pulverförmigen Kunststoffs durch einen Infrarotlaser an vorher festgelegten Koordinaten geschmolzen. Die Schichten werden auf einer Bauplattform aufgetragen und bis knapp unter den Schmelzpunkt erhitzt, um das gewünschte 3D-Objekt zu erzeugen.

Laserschmelzen

Das selektive Laserschmelzen ist eine Form des schichtweisen 3D-Drucks. Bei dieser Technologie wird die Energie eines Lasers genutzt, um Metallpulver Schicht für Schicht zu verschmelzen, damit man so die gewünschten Bauteile formen kann. Durch den Einsatz von fest mit der Grundplatte verbundenen Stützstrukturen wird eine effiziente Wärmeableitung sowie Fixierung während des Druckprozesses gewährleistet. Nach dem Druck werden die Stützstrukturen manuell entfernt, um das endgültige Bauteil freizulegen.

Stereolithographie

Die Stereolithographie ist ein Schichtaufbausystem, das UV-Licht verwendet. Diese Technologie nutzt flüssiges Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Epoxidharz, das durch UV-Licht Schicht für Schicht ausgehärtet wird. Nach der Belichtung einer Schicht senkt die Maschine die Bauplattform ab, und die Oberfläche wird mit Flüssigkeit versehen, um den Belichtungsvorgang zu wiederholen. Dieser Ablauf setzt sich fort, bis das Objekt vollständig erstellt ist.

Multi Jet Fusion

Innovative 3D-Objekte können mit Multi Jet Fusion erschaffen werden, einem neuen 3D-Druck-Verfahren für pulverförmigen Kunststoff. Im Gegensatz zu etablierten Verfahren – wie dem selektiven Laserschmelzen und Lasersintern – werden die Materialschichten nicht durch Laserstrahlung verschmolzen. Anstelle dem wird das Pulver mit zwei verschiedenen Binderflüssigkeiten versehen und durch Infrarotlampen erhitzt, um die gewünschten 3D-Objekte zu formen.

PolyJet/MultiJet Modeling

PolyJet- oder MultiJet Modeling ähnelt am ehesten dem herkömmlichen Tintenstrahldruck. Die Technologie nutzt einen Druckkopf, welcher sich über die Bauplattform bewegt und dabei sehr feine Tröpfchen eines flüssigen Polymers verteilt. Dieses Material wird nahezu gleichzeitig mit UV-Licht bestrahlt und härtet dadurch direkt aus, um die gewünschten 3D-Objekte zu formen.

Keramik 3D-Druck

Es lassen sich keramische Komponenten mit höchster Präzision und einer glatten Oberfläche durch den Einsatz von Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) erzeugen, einer additiven Fertigungstechnologie. Diese Methode verwendet eine Suspension aus Keramikpulver und Monomeren, die schichtweise unter UV-Licht aushärtet, um einen sogenannten Grünkörper zu formen. Dieser Grünkörper wird anschließend einer thermischen Behandlung bei hohen Temperaturen unterzogen, um die Photopolymere als Bindemittel zu entfernen und das endgültige keramische Bauteil herzustellen.

Glas 3D-Druck

Die fortschreitende Entwicklung des 3D-Drucks ermöglicht nun auch die innovative Verarbeitung von Glas. Glas ist ein äußerst nützliches Material, aber die traditionelle Verarbeitung war aufgrund hoher Schmelztemperaturen und energieintensiver Bearbeitungsmethoden eine Herausforderung. Hier kommt das Lithography-based Glass Manufacturing (LGM) ins Spiel.

Noch ausführlichere Erklärungen zu den unterschiedlichen Verfahren findet man zum Beispiel bei protiq.com. Auch werden dort weitere Verfahren beschrieben.

Folgend einige Infos zu praktischen Anwendungen in verschiedenen Branchen:

Automobilindustrie

Die Automobilindustrie nutzt 3D-Druck, um Prototypen von Fahrzeugteilen herzustellen. Dies beschleunigt den Entwicklungsprozess erheblich und ermöglicht die Optimierung von Design und Funktionalität.

Gesundheitswesen

Im Gesundheitswesen wird der 3D-Druck für die Herstellung maßgeschneiderter Implantate und Modelle verwendet. Chirurgen können so vor komplexen Operationen detaillierte Modelle ihrer Patienten studieren, was zu präziseren Eingriffen führt.

Luft- und Raumfahrt

In der Luft- und Raumfahrtindustrie ermöglicht der 3D-Druck die Herstellung leichter und dennoch hochfester Bauteile. Dies führt zu Gewichtseinsparungen und verbessert so die Effizienz von Flugzeugen und Raumfahrzeugen.

Fazit

Der 3D-Druck hat sich zu einer unverzichtbaren Methode in der modernen Fertigungsindustrie entwickelt. Die Vielseitigkeit der Verfahren ermöglicht die Anpassung an die spezifischen Anforderungen verschiedener Branchen. Von der Automobilindustrie über die Raum- und Luftfahrttechnik bis hin zur Medizintechnik verändert der 3D-Druck die Art und Weise, wie Produkte entwickelt und hergestellt werden.