3D Druck

Der 3D Druck bietet eine Vielzahl an Vorteilen, die sowohl die Produktentwicklung als auch die Fertigung maßgeblich verbessern:

Im Zeitalter der additiven Fertigung eröffnen moderne 3D-Drucktechnologien völlig neue Dimensionen in der Produktion. Zwei führende Verfahren, die in Sachen Präzision und Materialvielfalt überzeugen, sind essenziell für anspruchsvolle Anwendungen – sei es in der Medizintechnik, im Prototypenbau oder in der Serienfertigung. Erleben Sie, wie 3D Druck mit innovativen Technologien komplexe Formen und individuelle Lösungen realisierbar macht.

Bei Fused Filament Fabrication, auch bekannt als FFF, wird ein thermoplastisches Filament erhitzt und durch eine feine Düse extrudiert. Das geschmolzene Material wird schichtweise aufgetragen und härtet anschließend ab, um das dreidimensionale Objekt zu formen. Dieses 3D-Druckverfahren zeichnet sich durch seine Kosteneffizienz und einfache Handhabung aus, weshalb es besonders im Prototyping, bei Hobbyanwendungen und in kleinen Produktionsserien beliebt ist. Die Technologie bietet eine gute Materialvielfalt und ermöglicht den schnellen Übergang von digitalen Entwürfen zu physischen Modellen, wenngleich die Oberflächenqualität und Detailgenauigkeit je nach Material und Drucker variieren können.

Das Powder Bed Fusion (PBF) ist ein hochpräzises Verfahren im 3D Druck, bei dem ein dünner Pulverfilm aufgetragen und anschließend punktuell mittels Laser oder Elektronenstrahl verschmolzen wird. Unverarbeitete Pulverpartikel dienen als natürliche Stützstruktur, wodurch auch komplexe Geometrien ohne zusätzliche Hilfsmittel realisiert werden können. Diese Technologie ist besonders geeignet für den industriellen Einsatz, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder im Maschinenbau, wo robuste und funktionsfähige Bauteile benötigt werden.

Die PolyJet-Technologie ermöglicht es, extrem feine Tröpfchen flüssiger Photopolymere auf einen Aufbauuntergrund zu sprühen und sofort durch UV-Licht auszuhärten. Dieses Verfahren im 3D Druck erlaubt den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Materialien und Farben, wodurch hochdetaillierte Modelle mit exzellenter Oberflächenqualität und einer beeindruckenden Auflösung entstehen. PolyJet ist besonders geeignet für anspruchsvolle Prototypen und visuelle Darstellungen, bei denen neben der Form auch die Haptik und das optische Erscheinungsbild eine wesentliche Rolle spielen.

Beim Binder Jetting wird ein flüssiger Bindemittelstrahl gezielt auf eine Pulverlage aufgetragen, um die Partikel miteinander zu verbinden. Dieses Verfahren eignet sich besonders für den schnellen und kosteneffizienten Druck von farbigen Prototypen oder sogar metallischen Bauteilen, die anschließend in einem weiteren Schritt nachgesintert werden können.

Im 3D Druck kommen verschiedene Materialarten zum Einsatz, die je nach Anwendungsfall und gewünschter Funktionalität ausgewählt werden können. Zu den gängigen Materialien zählen:

PLA ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der häufig im Fused Deposition Modeling (FDM) verwendet wird. Es ist leicht zu verarbeiten, bietet geringe Verzugsneigungen und eignet sich daher ideal für Prototypen und visuelle Modelle. Allerdings hat PLA im Vergleich zu anderen Kunststoffen eine geringere Hitzebeständigkeit und mechanische Stabilität, was es für funktionale Teile weniger geeignet macht.

ABS ist ein robuster und schlagzäher Kunststoff, der vor allem für technische Anwendungen genutzt wird. Es hat eine höhere Hitzebeständigkeit und eignet sich gut für Teile, die mechanisch beansprucht werden. Allerdings erfordert die Verarbeitung von ABS häufig beheizte Druckbetten und geschlossene Druckkammern, um Probleme wie Verzug zu vermeiden.

PETG kombiniert die Vorteile von PLA und ABS. Es ist stabil, hitzebeständig und dabei einfacher zu drucken als ABS. PETG bietet eine gute Chemikalienbeständigkeit und eignet sich sowohl für funktionale Teile als auch für transparente Anwendungen.

PA11 ist ein biobasiertes Material, das aus natürlichen Quellen wie Rizinusöl gewonnen wird. Es zeichnet sich durch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Flexibilität und Ermüdungsfestigkeit aus. Aufgrund seiner nachhaltigen Herkunft und der guten mechanischen Eigenschaften wird PA11 vor allem in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

PA12 bietet ähnliche Vorteile wie PA11, hat jedoch im Allgemeinen eine etwas höhere Steifigkeit und geringere Feuchtigkeitsaufnahme. Diese Eigenschaften machen PA12 zu einer beliebten Wahl für Anwendungen, bei denen präzise Maßhaltigkeit und geringere Dimensionstoleranzen gefragt sind. Es wird häufig in der Herstellung von funktionalen Prototypen, technischen Bauteilen und in der Medizintechnik verwendet.

Neben PA11 und PA12 gibt es weitere technische Kunststoffe wie PA6 und PA66, die durch ihre hohe Festigkeit und thermische Stabilität überzeugen. Allerdings haben diese Materialien oft eine höhere Neigung zur Feuchtigkeitsaufnahme, was zu Problemen bei der Lagerung und Verarbeitung führen kann. Ergänzend dazu findet man in der additiven Fertigung auch Verbundmaterialien, bei denen Kunststoffe mit faserverstärkenden Zusätzen (wie Kohlenstoff- oder Glasfasern) kombiniert werden, um die mechanischen Eigenschaften noch weiter zu verbessern.

Die Automatisierung im 3D Druck revolutioniert die Fertigungsprozesse, indem sie die Effizienz und Präzision in der Produktion deutlich steigert. Durch den Einsatz fortschrittlicher Robotertechnologien und intelligenter Steuerungssysteme werden wiederkehrende Aufgaben wie das Materialhandling, die Druckvorbereitung und sogar die Nachbearbeitung weitgehend automatisiert. Dies reduziert nicht nur menschliche Fehler, sondern ermöglicht auch einen kontinuierlichen Produktionsablauf, der insbesondere in industriellen Anwendungen und bei der Serienfertigung von großem Vorteil ist. Darüber hinaus erlaubt die Integration von Machine Learning und IoT (Internet of Things) in den 3D-Druck-Prozess eine vorausschauende Wartung und Optimierung der Druckparameter, was letztlich zu einer höheren Produktqualität und einer verkürzten Durchlaufzeit führt.