In den letzten Jahren hat der 3D-Druck die Welt der Herstellung und Produktion revolutioniert. Von der Herstellung von Prototypen und kleinen Bauteilen bis hin zu ganzen Häusern und Möbeln hat sich der 3D-Druck als eine wichtige Technologie in vielen Branchen etabliert. In diesem Blogartikel werde ich mich näher mit dem Rapid Prototyping beziehungsweise dem 3D-Druck befassen und seine Anwendungsmöglichkeiten untersuchen.

Im Maschinenbau ist es oft erforderlich, Prototypen und Modelle zu erstellen, um verschiedene Designs zu testen und zu optimieren. Früher war dies ein zeitaufwendiger Prozess, der die Erstellung von Werkzeugen, Formen und Mustern erforderte. Mit Rapid Prototyping können Prototypen jedoch schnell und kostengünstig erstellt werden, ohne dass spezielle Werkzeuge erforderlich sind. Es ermöglicht Ingenieuren und Designern ihre Designs schnell zu ändern und zu optimieren. Wenn ein Prototyp erstellt wurde und Verbesserungen erforderlich sind, kann das Design einfach angepasst und der Prototyp erneut gedruckt werden.

Was ist 3D-Druck?

3D-Druck, auch als Additive Fertigung bekannt, ist ein Herstellungsverfahren, bei dem ein dreidimensionales Objekt Schicht für Schicht aus einem Material aufgebaut wird. Im Gegensatz zu traditionellen Herstellungsmethoden, bei denen Material von einem größeren Stück abgeschnitten oder abgebaut wird, wird beim 3D-Druck Material hinzugefügt, um das gewünschte Objekt zu erstellen.

Vorteile des 3D Drucks anhand eines Beispiels aus meinem Alltag

Anstelle einer Auflistung von Anwendungsfällen möchte ich die Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des Rapid Prototypings ganz handfest aufzeigen. Daher eine kurze Geschichte aus meinem Alltag. Aktuell entwickle ich für einen Kunden eine Baugruppe zur „taktilen Mensch-Maschine-Interaktion“. Diese muss gut in der Hand liegen und noch ein paar Anforderungen und Funktionen erfüllen. Neben der reinen Funktionserfüllung kommt also noch der Punkt des persönlichen Empfindens bei der Handhabung hinzu. Um den Kundenwünschen zu entsprechen, und früh gutes Feedback zu erhalten, habe ich deshalb gerade ein erstes Funktionsmuster zum Kunden geschickt. Es besteht aus gedruckten Bauteilen und zum anderen aus Kauf- bzw. Normteilen. Die Baugruppe kann nun eingebaut und ausprobiert werden. Kommen dabei Änderungswünsche oder es fällt auf, dass eine Anforderung zu Beginn nicht bekannt war, kann diese direkt in die Entwicklung einfließen.

Was mir und dem Kunden erspart bleibt, ist eine konventionelle Fertigung des ersten Musters. Daraus resultiert eine enorme Zeit- und Kostenersparnis. Binnen weniger Tage konnte ein funktionierendes Muster hergestellt werden. Wie schnell schaffen Sie es einen internen oder externen CNC-Fertiger zu überzeugen, Ihnen Stückzahl 1 einer komplexen Baugruppe liefert? Egal wie schnell, nicht so schnell wie mit einem eigenen Drucker in Ihrer R&D-Abteilung.

Welche Arten von 3D-Druck gibt es in der täglichen Praxis?

Es gibt verschiedene Arten von 3D-Druckverfahren, die sich in ihren Technologien, Materialien und Anwendungen unterscheiden. In diesem Artikel werden wir einen Überblick über die wichtigsten Arten von 3D-Druckverfahren geben.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Fused Deposition Modeling (FDM) ist das bekannteste 3D-Druckverfahren und auch das am weitesten verbreitete. Bei diesem Verfahren wird ein thermoplastisches Filament durch eine Düse extrudiert und Schicht für Schicht aufgebaut, um das dreidimensionale Objekt zu erstellen. Dieses Verfahren verwende ich selbst am häufigsten fürs Prototyping.

Stereolithographie (SLA)

Stereolithographie (SLA) ist ein Verfahren, bei dem flüssiges Harz durch UV-Licht gehärtet wird, um das Objekt schichtweise zu erstellen. Dieses Verfahren wird häufig in der Herstellung von kleinen, detailreichen Objekten wie Schmuck, Zahnprothesen und Modellen verwendet.

Selective Laser Sintering (SLS)

Selective Laser Sintering (SLS) ist ein Verfahren, bei dem ein Pulvermaterial, wie zum Beispiel Nylon, durch einen Laser geschmolzen und verschmolzen wird, um das dreidimensionale Objekt zu erstellen. Dieses Verfahren wird häufig in der Herstellung von funktionalen Prototypen, kleinen Bauteilen und Kunststoffkomponenten verwendet.

Digital Light Processing (DLP)

Digital Light Processing (DLP) ist ein Verfahren, bei dem eine flüssige Photopolymer-Harzschicht durch UV-Licht gehärtet wird, um das Objekt schichtweise zu erstellen. Dieses Verfahren ist ähnlich wie SLA, jedoch wird hier das Licht von einem DLP-Projektor erzeugt.

Electron Beam Melting (EBM)

Electron Beam Melting (EBM) ist ein Verfahren, bei dem ein Elektronenstrahl auf ein Metallpulver gerichtet wird, um das dreidimensionale Objekt zu schmelzen und zu verschweißen. Dieses Verfahren wird häufig in der Herstellung von Metallbauteilen für die Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automobilindustrie verwendet.

Binder Jetting (BJ)

Binder Jetting (BJ) ist ein Verfahren, bei dem ein Pulvermaterial durch das Auftragen eines Binders schichtweise zusammengehalten wird. Dieses Verfahren wird häufig in der Herstellung von Sandformen und keramischen Objekten verwendet.

Jedes 3D-Druckverfahren hat seine eigenen Vor- und Nachteile und eignet sich für verschiedene Anwendungen. Die Wahl des richtigen 3D-Druckverfahrens hängt von verschiedenen Faktoren wie Materialien, Objektgröße und gewünschter Genauigkeit ab. Mit der ständigen Weiterentwicklung der Technologie und der Einführung neuer Materialien und Verfahren wird der 3D-Druck jedoch in Zukunft immer vielseitiger und zugänglicher werden.

Vorteile des 3D Drucks anhand eines Beispiels

Anstelle einer Auflistung von Anwendungsfällen möchte ich die Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des Rapid Prototyping ganz handfest aufzeigen. Daher eine kurze Geschichte aus meinem Alltag. Aktuell entwickle ich für einen Kunden eine Baugruppe zur „taktilen Mensch-Maschine-Interaktion“. Diese muss gut in der Hand liegen und noch ein paar Anforderungen und Funktionen erfüllen. Neben der reinen Funktionserfüllung kommt also noch der Punkt des persönlichen Empfindens bei der Handhabung hinzu. Um den Kundenwünschen zu entsprechen, und früh gutes Feedback zu erhalten, habe ich deshalb gerade ein erstes Funktionsmuster zum Kunden geschickt. Es besteht aus gedruckten Bauteilen und zum anderen aus Kauf- bzw. Normteilen. Die Baugruppe kann nun eingebaut und ausprobiert werden. Kommen dabei Änderungswünsche oder es fällt auf, dass eine Anforderung zu Beginn nicht bekannt war, kann diese direkt in die Entwicklung einfließen.

Was mir und dem Kunden erspart bleibt, ist eine konventionelle Fertigung des ersten Musters. Daraus resultiert eine enorme Zeit- und Kostenersparnis. Binnen weniger Tage konnte ein funktionierendes Muster hergestellt werden. Wie schnell schaffen Sie es einen internen oder externen CNC-Fertiger zu überzeugen, Ihnen Stückzahl 1 einer komplexen Baugruppe liefert? Egal wie schnell, nicht so schnell wie mit einem eigenen Drucker in Ihrer R&D-Abteilung.

Fazit

Insgesamt hat Rapid Prototyping im Maschinenbau die Art und Weise verändert, wie Produkte entwickelt und hergestellt werden. Es ermöglicht eine schnellere und kostengünstigere Prototypenherstellung, bietet mehr Designfreiheit und ermöglicht Ingenieuren und Designern, schnell und einfach Änderungen an ihren Designs vorzunehmen. Rapid Prototyping wird voraussichtlich auch in Zukunft eine wichtige Rolle im Maschinenbau spielen und die Entwicklung und Herstellung von Produkten weiter verbessern.