Die additive Fertigung ist ein relativ neues Konzept, das die verschiedenen Produktionsverfahren umfasst, mit denen feste bzw. dreidimensionale Objekte aus digitalen Modellen hergestellt werden. Dazu zählen zum Beispiel die immer gefragteren 3D-Drucker.
Die additive Fertigung beruht auf dem Rapid Prototyping, also dem schichtweisen Aufbau eines Materials. Damit lässt sich jedes gewünschte Teil aus einem bestimmten Werkstoff herstellen, ob Kunststoff, Metall, Beton oder sogar essbare Materialien. Ein Vorteil des 3D-Drucks ist seine nahezu unbegrenzte Vielfalt an Möglichkeiten; er überwindet die bisherigen Grenzen der industriellen Fertigung bei Weitem.
Manche Experten sprechen sogar von einer vierten industriellen Revolution, von der sehr unterschiedliche Wirtschaftszweige profitieren könnten. Auch wenn ihr Marktanteil noch gering ist, ist das Wachstumspotenzial praktisch unermesslich.
Mögliche Anwendungen der additiven Fertigung umfassen Werkstoffe für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Automobilindustrie. Außerdem lassen sich Teile für die Medizintechnik und verschiedene Konsumgüter wie Instrumente oder elektronische Geräte herstellen. Die Freiheit bei Konstruktion und Fertigung ist sehr groß, und es ist absehbar, dass das Verfahren künftig in vielen weiteren Industrien und Branchen eingesetzt wird.
Im Folgenden erfahren Sie mehr über den Nutzen der additiven Fertigung, ihre Vor- und Nachteile sowie die verschiedenen 3D-Fertigungsverfahren.
Nutzen der additiven Fertigung, der neuen industriellen Revolution
Die additive Fertigung bringt eine Reihe von Vorteilen für die Produktion mit sich. Eine industrielle Revolution gibt es nur, wenn eine Reihe von Faktoren den Produktionsprozess deutlich einfacher und vor allem günstiger macht. Beim 3D-Druck sind es mehrere, und sie entsprechen zudem den wirtschaftlichen, energetischen und ökologischen Herausforderungen unserer Zeit. Hervorzuheben sind:
Schnellere Fertigung
Einer der entscheidenden Faktoren für eine industrielle Revolution ist die Geschwindigkeit, mit der Erzeugnisse hergestellt werden. Das zeigt sich bereits mit der zunehmenden Automatisierung der Fabrikproduktion. Die additive Fertigung geht noch einen Schritt weiter, denn sie kann die Zeit bis zum fertigen Produkt um bis zu 90 % verkürzen.
Mit einem schnelleren Produktionsprozess sinken die Kosten pro gefertigtem Teil. Zudem sind die Materialien für den 3D-Druck meist günstiger.
Kostensenkung
Mit additiven Fertigungstechnologien wird der Produktionsprozess deutlich stärker digitalisiert, was zu geringeren Logistikkosten führt. Zusammen mit der schnelleren Fertigung entfällt die Notwendigkeit großer Lagerbestände an Fertigungsmaterial. Ebenso kann die Nachfrage nach einem bestimmten Teil oder Produkt sofort bedient werden. Ein Unternehmen, das diese Fertigungsart nutzt, braucht keine großen Lagerflächen mehr – eine erhebliche Kostenersparnis.
Energieeinsparung
Die Maschinen für die 3D-Fertigung verbrauchen weniger Energie. Die gefertigten Produkte haben eine geringere Masse, sodass ihre Herstellung energetisch einfacher und günstiger ist. 3D-Drucker verbrauchen nicht so viel Energie wie manche schweren Industriemaschinen.
Nachhaltigkeit
Ein Vorteil der additiven Fertigung ist, dass ihr Einsatz die nachhaltige Entwicklung fördert, die der Planet zur Bekämpfung des Klimawandels braucht. Der Energieverbrauch sinkt, ebenso die Transportkosten, da das Rohmaterial weniger Platz einnimmt. Zudem ermöglichen einige 3D-Fertigungstechnologien das Recycling und die Wiederverwendung der Ausgangsmaterialien, sodass das Material optimal genutzt wird und möglichst wenig Abfall entsteht.
Arten der additiven Fertigung
Es gibt verschiedene additive Fertigungsverfahren, die laufend verbessert und weiterentwickelt wurden, um eine höhere Wirtschaftlichkeit in der Produktion und praktische Anwendungen für unterschiedliche Branchen zu bieten.
- Eines der ältesten ist die Stereolithografie, die mit flüssigen Harzen und UV-Lichtstrahlen arbeitet.
- Daneben gibt es weitere Technologien wie das selektive Lasersintern (SLS), das mit Metallpulvern arbeitet. Diese Pulver werden zunächst aufgeschmolzen und dann Schicht für Schicht wieder verfestigt, bis die gewünschte Form entsteht.
Schließlich gibt es das Spritzgießen, besser bekannt als DLMD. Dabei wird ein Grundwerkstoff aufgeschmolzen und mit einem weiteren pulverförmigen Werkstoff verbunden.