Mit additiver Fertigung Metall durch Kunststoff ersetzen

Viele Bauteile werden seit jeher aus Metall gefertigt. Das bedeutet aber nicht, dass dies ewig so sein muss. Im Gegenteil: Mit der additiven Fertigung lassen sich schon jetzt bestimmte Teile aus Kunststoff exzellent fertigen. Und diese Teile weisen nicht nur dieselben Eigenschaften auf wie ihre Gegenstücke aus Metall, der 3D-Druck mit selektivem Lasersintern bietet darüber hinaus noch weitere überzeugende Vorteile. 

Kommt es derzeit zu einem Umdenken hin zu Kunststoff anstelle von Metall? In etlichen Fällen wird dies heute schon praktiziert. Bei genauerer Betrachtung einzelner Bauteile wird man häufig feststellen, dass diese nicht zwingend aus Metall bestehen müssen, sondern genauso gut aus Spezialkunststoff gedruckt werden können, der in seinen Eigenschaften Metallen in nichts nachsteht.

Viele Kunststoffe sind Metall ebenbürtig

In vielen Bereichen, wie etwa in der Automobilproduktion, werden Materialien benötigt, die nicht nur mechanisch stark belastbar sind, sondern auch noch andere Eigenschaften aufweisen müssen, wie chemische und thermische Beständigkeit sowie Verschleißfestigkeit. Es gibt inzwischen entsprechende Kunststoffe, die hoch belastbar sind und Metalle mit ihren Eigenschaften teilweise sogar übertreffen. Kunststoffe haben noch einen weiteren wichtigen Vorteil, und das ist die geringere Geräuschentwicklung, was unter anderem im Automobilbau positiv gesehen wird.

Deutliche Gewichtseinsparung gegenüber Metall

In bestimmten Bereichen kommt es buchstäblich auf jedes Gramm an. Die Automobil- und Flugzeugbranche sind zwei bekannte Beispiele. Dort waren bisher Metalle die erste Wahl. Deren großer Nachteil ist aber das Gewicht. Und ein höheres Gewicht bedeutet einen höheren Treibstoffverbrauch und CO2-Ausstoß. Durch den Einsatz geeigneter Kunststoffe anstelle von Metall lässt sich bei diversen Komponenten, wie beispielsweise Ölwannen oder Halterungen, das Gewicht drastisch reduzieren – oft im höheren zweistelligen Prozentbereich. Effizientere Fahr- und Flugzeuge können die Folge sein.

Auch im Maschinenbau wird häufig genau auf das Gewicht geschaut. Greifer von Hochgeschwindigkeitsrobotern müssen beispielsweise häufig sehr leicht sein, um die maximale Tragkraft auch bei maximaler Geschwindigkeit einzuhalten. Das schließt Metalle bei der Materialwahl vielfach aus.

Größere Möglichkeiten der Formgebung

Die additive Fertigung mithilfe industrieller 3D-Drucker bietet des Weiteren eine höhere Gestaltungsfreiheit als herkömmliche Bearbeitungsmethoden wie das Stanzen, Drehen oder Fräsen. Dies gilt erst recht, wenn eine Baugruppe ein hohes Maß an Komplexität aufweist. Wird ein komplexeres Bauteil in nur einem Arbeitsgang gefertigt, kann dies übrigens auch zur Folge haben, dass weniger Lieferanten benötigt werden, weil sich die Anzahl der benötigten Komponenten von mehreren auf eines reduziert. Der Verwaltungsaufwand sinkt dadurch auch.

Weniger Materialbedarf und -abfall

Ein weiteres Plus der additiven Fertigung ist der geringere Materialbedarf und -abfall. Müssen Teile aus einem größeren Metallblock herausgefräst werden, fällt sehr viel Abfall an. Dieses Abfallproblem gibt es beim 3D-Druck nicht, denn bei ihm wird nur so viel Material verbraucht, wie für die Teile benötig wird. Die Materialeinsparung gegenüber metallbearbeitenden Verfahren wie dem Fräsen, Drehen etc. ist dadurch enorm.

Fazit

Mit der additive Fertigung lassen sich schon heute ohne großen Aufwand Kleinserien von Bauteilen aus Kunststoff produzieren, die zuvor noch aus Metallen gefertigt wurden. Bei vielen Teilen ermöglicht der 3D-Druck eine schnellere und kostengünstigere Fertigung wie mit spanenden Verfahren oder dem Spritzguss. Noch gilt es hier aber Überzeugungsarbeit zu leisten und ein jahrzehntealtes Denken abzulegen. Der Weg dorthin ist eingeschlagen und wird nun Schritt für Schritt gegangen.

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