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Additive und hybride Produktion mit 3D-Druck

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Maßgeschneiderte Produktion

Darüber hinaus macht die additive Fertigung die Umwandlung von CAD-Geometrien in STL-Dateien erforderlich. Das bringt inhärente Ungenauigkeiten ins Spiel, die um Größenordnungen über denen der traditionellen subtraktiven, also spanabhebenden Fertigung liegen. Zahlreiche weitere Herausforderungen machen zusätzliche Forschungsanstrengungen erforderlich, um die konsistente Herstellung eines Produkts zu gewährleisten. Die additive Fertigung gestattet aktuell keine dynamische Überwachung des Prozesses, was bei konventioneller Zerspanung mehr oder weniger zum Standard gehört. Für den Übergang von traditionellen subtraktiven Fertigungstechniken zu additiven und letztendlich hybriden Verfahren werden nicht nur neue Maschinen benötigt, sondern auch eine neue Geisteshaltung und dazu passende Werkzeuge und Verfahren. Zudem entstehen neue Möglichkeiten für die Analyse und für neue Materialien.

Zwei der primären Vorteile des 3D-Drucks sind die Möglichkeiten, kundenspezifische Einzelstücke herzustellen und nicht normgerechte komplexe Konstruktionen in einem Stück zu produzieren. Das hat zahlreiche Vorteile, welche Einsparungen bei Zeit, Ressourcen oder Kosten bringen können. Ein einfaches Beispiel ist die Herstellung von Streben. Statt eines massiven Stabs mit hohem Gewicht und der Notwendigkeit anschließender Verformung kann die im 3D-Druck erzeugte Variante hohl sein, im Inneren eine komplexe Konstruktion zur Versteifung aufweisen und gleich in der gewünschten Form gedruckt werden. Das Endprodukt ist stärker und leichter, wird in kürzerer Zeit und mit weniger Material gefertigt.

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3D-Drucker bringen auch neue Materialien

Zudem kann eine Konstruktion, für die mehrere Teile produziert und anschließend zusammengefügt werden müssten, als einzelnes Objekt gedruckt werden. Bei Anwendung konventioneller, spanabhebender Fertigungsverfahren können selbst recht unkomplizierte Baugruppen zahlreiche separat zu produzierende Teile erforderlich machen. Das verursacht Kosten und begrenzt die konstruktiven Möglichkeiten. Mittels additiver Herstellungsverfahren lässt sich das Objekt als einzelnes Teil in einem einzigen Arbeitsschritt produzieren und ist zugleich leichter und haltbarer.

Die von additiven Produktionsverfahren gebotene geometrische Freizügigkeit bei kundenspezifischen Anpassungen ermöglicht nicht nur den beschleunigten Prototypenbau, sondern bedeutet auch, dass sich Grundkonstruktionen gemäß individueller Anforderungen anpassen lassen. In der Medizin bringt das die Möglichkeit, Teile wie künstliche Knie- oder Hüftgelenke exakt zur Anatomie des Patienten passend herzustellen.

3D-Drucker ermöglichen nicht nur die Herstellung neuer Konstruktionen, sie bringen auch neue Materialien. Das beschränkt sich nicht auf den Übergang von Kunststoffen zu Metallen und Legierungen, sondern schafft völlig neue Materialgruppen, die für die traditionelle Fertigung nie in Frage gekommen wären. Zu diesen gehören kalt verformbare und biologische Materialien für Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmabranche. Selbst eher traditionelle Metalle bieten Möglichkeiten zur Einführung von Dichtegradienten oder Material-Mischformen, die mit herkömmlichen Schmiede- und Gusstechniken nicht erzielt werden können.

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