Solid Freeform Fabrication (SFF):Präzise 3D-Produktion ohne Formen

Solid Freeform Fabrication (SFF) ist die Herstellung spezifischer Teile und Komponenten, ohne dass kundenspezifische Formen und Matrizen erforderlich sind. Sie werden in einem Freiformverfahren unter Verwendung von Computerdateien und sorgfältig kontrollierter Ausrüstung hergestellt, um sie Schicht für Schicht aufzubauen. Es stehen mehrere Methoden zur Verfügung, die alle auf computergestütztem Design (CAD) und Prozesssteuerungstools basieren. Aus Kunststoffen, Metallen und Harzen können eine Vielzahl voll funktionsfähiger und nutzbarer dreidimensionaler Komponenten und Prototypen hergestellt werden.

Vier gängige Arten der massiven Freiformfertigung werden verwendet. Sie beginnen mit der Erstellung einer Computerdatei, die das herzustellende Objekt dreidimensional genau darstellt. Der Computer zerlegt das Objekt entsprechend der Dicke der bei der Herstellung verwendeten Materialien in eine Reihe von Scheiben und führt sie einer Produktionseinheit zu. Es schichtet die Scheiben einzeln übereinander und baut so das Objekt auf, bis es fertig ist.

Eine Möglichkeit ist das selektive Lasersintern, bei dem ein Laser pulverförmige Materialien zu jeder Schicht verschmilzt. Bei der Herstellung laminierter Objekte erstellt der Computer eine Reihe von Schichten und verbindet sie miteinander. Bei der Stereolithographie wird eine Plattform verwendet, die in einem Harzbecken versenkt ist. Die Plattform wird ultraviolettem Licht ausgesetzt, um eine Schicht auszuhärten, und dann abgesenkt, damit der Vorgang wiederholt werden kann. Wenn die Plattform absinkt, nimmt das Objekt Gestalt an.

Eine weitere Form der Festkörper-Freiformfertigung ist das Fused Deposition Modeling. Dabei wird erhitzter Kunststoff verwendet, der durch eine Düse gedrückt wird, um eine Schicht zu erzeugen. Jede weitere Schicht baut beim Aushärten auf der letzten auf und ergibt ein fertiges, festes Objekt. Die beste Produktionsmethode kann von den verwendeten Materialien und der Art des herzustellenden Objekts abhängen.

Universitäten nutzen die solide Freiformfertigung in Forschung und Entwicklung, wo Ingenieure auch an neuen Technologien arbeiten, um den Prozess schneller und kostengünstiger zu machen. Dazu kann die Erforschung völlig neuer Produktionsmethoden gehören, die teilweise auch dem Endverbraucher zugänglich gemacht werden sollen. Anstatt Produkte zu kaufen, könnten Verbraucher beispielsweise Dateien kaufen, die sie an ihre persönlichen dreidimensionalen Drucker weiterleiten und eine sofortige Ausgabe erstellen.

Hersteller können diese Technologie bei der Erstellung von Prototypen und kundenspezifischen Komponenten nutzen. Mit dieser Methode kann beispielsweise die Herstellung einzigartiger Werkzeuge wesentlich kostengünstiger sein. Es gibt auch militärische Anwendungen für die solide Freiformfertigung, wobei im Verteidigungsbereich fortlaufend Forschung und Entwicklung betrieben wird. Die Karrieren in diesem Bereich sind sehr vielfältig und für die Arbeit in der Massiv-Freiformfertigung ist in der Regel ein Hochschulabschluss erforderlich.

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Seit sie vor einigen Jahren begann, Beiträge für die Website zu leisten, hat Mary die spannende Herausforderung angenommen, als Forscherin und Autorin über Mechanik zu arbeiten. Mary hat einen Abschluss in Geisteswissenschaften vom Goddard College und verbringt ihre Freizeit mit Lesen, Kochen und Erkunden der freien Natur.