Kann der 3D-Druck traditionelle Herstellungsverfahren überholen?

Der 3D-Druck hat im letzten Jahr für viel Aufregung gesorgt, aber die Zukunft der Technologie in der industriellen Fertigung ist noch unklar . Mit dem Fortschritt der Technologie wuchs die 3D-Druckindustrie schnell und kann jetzt viele verschiedene Arten von Materialien drucken. Der 3D-Druck hat jedoch die traditionelle subtraktive Bearbeitung oder das Spritzgießen nicht ersetzt. Werfen wir einen Blick auf einige der Gründe dafür.

1)      Ästhetische Qualität

Der Einsatz von 3D-Druck wird nicht empfohlen, wenn das Endprodukt ein sehr glattes, perfektes Finish haben muss. 3D-Druck ist ein additiver Prozess, d. h. ein 3D-Drucker „fügt“ aufeinanderfolgende Materialschichten wiederholt auf ein Objekt hinzu, bis das Objekt fertig ist. Im fertigen Produkt sind Schichten als dünn geschnittener horizontaler Querschnitt zu erkennen. Viele andere Herstellungsverfahren, einschließlich Spritzguss, Stanzen und CNC-Bearbeitung, sorgen für ein glatteres Finish.

2) Stärke

3D-gedruckte Teile sind nicht so stark wie herkömmlich hergestellte Teile. Ihre schichtweise Fertigungstechnik ist sowohl ihre größte Stärke als auch ihre größte Schwäche. In einem Verfahren wie dem Spritzgießen ist die Festigkeit über das gesamte Teil sehr gleichmäßig, da die Materialstruktur relativ gleichmäßig ist. Beim 3D-Druck wird das Produkt in Schichten aufgebaut – das bedeutet, dass es Laminatschwächen aufweist, da die Schichten in der Z-Achse nicht so gut verbunden sind wie in der X- und Y-Ebene. Ein weiterer Faktor, der dazu führt, dass 3D-Druck schwächere Produkte hervorbringt, ist, dass nur wenige Kunststoffe für den Einsatz in den Druckern geeignet sind. Sie haben einfach nicht Zugriff auf das gesamte Spektrum an Hochleistungskunststoffen. Alle der stärksten Kunststoffmaterialien, einschließlich G-10/FR4 (45.000 PSI) und FRP (30.000 PSI), können nicht im 3D-Druck hergestellt werden.

3) Präzision

Die meisten Industriehersteller benötigen Hardware mit genauen Toleranzen und strenger Qualitätskontrolle. Obwohl 3D-Drucker ziemlich präzise sind, sind sie nicht mit CNC-Maschinen zu vergleichen. Die Standardtoleranzen für CNC-bearbeitete Teile betragen +/- 0,005 Zoll oder 0,001 Zoll/ Zoll, je nachdem, welcher Wert größer ist, obwohl je nach Teilekonstruktion noch engere Toleranzen erreicht werden können. 3D-gedruckte Toleranzen variieren, liegen aber im Allgemeinen im Bereich von +/-0,009-0,020 Zoll. Daher ist die CNC-Bearbeitung oft die genauere Wahl für gefertigte Teile mit kritischen Toleranzen.

4)      Produktionsgeschwindigkeit

Wenn Sie ein Produkt in großen Stückzahlen und in kurzer Zeit in Serie herstellen müssen, hängt der beste Herstellungsprozess von der Größe und Form des Endprodukts ab. Eines der schnellsten Fertigungsverfahren, das Stanzen, kann bis zu 22.000 Teile pro Stunde herstellen. Das Stanzen eignet sich jedoch nur für flache, relativ dünne und einfach gestaltete Teile. Das Spritzgießen ist mit mehr als 1.440 Teilen pro Stunde auch recht schnell und kann viel komplexere Bauteile herstellen. Im Gegensatz dazu dauert der 3D-Druck oft Stunden, wenn nicht sogar Tage, um ein Teil fertigzustellen und ist daher nicht ideal für die Massenproduktion von Industriehardware.

5)      Kosten

Das Schöne am 3D-Druck in Bezug auf die Kosten ist, dass es keine Werkzeuge gibt – ein großer Kostenfaktor bei traditionelleren Fertigungsformen. Eine Spritzgussform kann Tausende von Dollar kosten. Viele 3D-Drucker sind auch im Vergleich zu anderen Maschinen recht günstig. Ein Makerbot® kostet beispielsweise etwa 1/10 einer neuen CNC-Maschine.

Es gibt jedoch einige kostenbezogene Nachteile des 3D-Drucks. Beim Kauf von Material gibt es keine Skaleneffekte, daher kostet ein Artikel X Pfund und tausend Artikel sind 1000 USD. Die Kosten sinken also nicht mit steigender Produktion, was diesen Prozess für Massenproduktionen ineffizient macht. Die Materialien sind auch viel teurer als der Kauf nur von Rohmaterial, wobei die billigsten etwa 25 US-Dollar pro Pfund kosten, bei einigen Harzen bis zu 250 US-Dollar.

Denken Sie jedoch daran, dass die Zukunft des 3D-Drucks in der Fertigung noch abzuwarten ist. Einige Unternehmen nutzen das Verfahren bereits, um Prototypen für Kunden herzustellen. Es gibt sogar ein Unternehmen, das 3D-Druck verwendet, um Spritzgussformen herzustellen.

Was denken Sie über die Zukunft des 3D-Drucks? Lass es uns im Kommentarbereich unten wissen.

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