5 innovative Anwendungsfälle für den 3D-Metalldruck

Der Metall-3D-Druck hat laut dem diesjährigen Wohlers-Bericht im letzten Jahr ein rasantes Wachstum verzeichnet. Obwohl sich nicht jede industrielle Anwendung für die Technologie eignet, gibt es mehrere Fälle, in denen der Metall-3D-Druck durchaus die richtige Wahl für die Herstellung sein kann. Größere Gestaltungsfreiheit, Komplexität und zu einem Bruchteil der Kosten:Diese und weitere Vorteile zeigen, wie Investitionen in Metall-3D-Drucktechnologien Unternehmen bei der Herstellung innovativer Produkte unterstützen können. Heute werfen wir einen Blick auf die Anwendungen des Metall-3D-Drucks, die sich für dieses Herstellungsverfahren bereits bestens bewährt haben.

Medizinische Geräte

Die Medizinbranche verwendet 3D-Druck seit langem zur Erstellung von Prototypen und 3D-Modellen für die chirurgische Planung. Große Entwicklungen im biomedizinischen und medizinischen 3D-Druck haben nun auch die Aussicht auf eine individuellere Versorgung Wirklichkeit werden lassen. Hier kommt der Metall-3D-Druck zum Tragen, der medizinischem Fachpersonal eine kostengünstige Möglichkeit bietet, maßgeschneiderte medizinische Einzelstücke herzustellen , wie Implantate und Prothesen, die einzigartig auf die Anatomie eines Patienten zugeschnitten sind.

Die Herstellung solch komplexer und komplizierter Vorrichtungen ist mit traditionellen Ansätzen wie Gießen oder Zerspanen nicht ohne weiteres möglich, nicht zuletzt aufgrund der hohen Produktionskosten. Der Metall-3D-Druck hingegen eignet sich in einzigartiger Weise für die Aufgabe, hochkomplexe Teile in kleinen Stückzahlen herzustellen, und ist damit eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative für medizinische Anwendungen.

Eine Reihe biokompatibler Metalle wie Titan, Kobalt-Chrom-Legierungen, Tantal sowie Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin können bereits für den 3D-Druck von Medizinprodukten verwendet werden. Ein typisches Beispiel:Dank Metall-3D-Druck konnte ein australischer Neurochirurg ein Wirbelsäulenimplantat aus Titan herstellen, um die Nervenschmerzen eines Patienten zu lindern. Das Implantat wurde so konzipiert, dass es sich perfekt an die Anatomie des Patienten anpasst, während ein Ersatz von der Stange die Schmerzen nicht in gleicher Weise hätte lindern können.

In Bezug auf die Zahnmedizin kann der Metall-3D-Druck verwendet werden, um kleine Chargen von hochgradig kundenspezifischen Dentalteilen herzustellen. Argen ist ein Unternehmen, das sich auf digitale Dentaltechnologie spezialisiert hat und Metalllegierungen in Pulverform verwendet, um kundenspezifische Zahnrestaurationen nach Bedarf herzustellen. In diesem Fall.

Flugzeugkomponenten

Der Metall-3D-Druck ist ein großer Segen für die Luft- und Raumfahrtindustrie, insbesondere da die Technologie zur Herstellung von Leichtmetallkomponenten verwendet werden kann, um die Effizienz zu steigern. Eine Reihe von Flugzeugkomponenten kann bereits in Metall 3D gedruckt werden, darunter Laufräder, Wärmetauscher, Injektoren und Brennkammerauskleidungen. Während diese flugkritischen Komponenten, wenig überraschend, strenge Zertifizierungsverfahren durchlaufen müssen, sind viele bereits in Flugzeugen vorhanden. So kommen beispielsweise 3D-gedruckte Titanhalterungen in Airbuss serienmäßigem Verkehrsflugzeug, der A350 XWB, zum Einsatz. Boeing wird auch 3D-gedruckte strukturelle Titankomponenten für seinen 787 Dreamliner installieren.

GE ist ein weiteres Unternehmen, das im Bereich des Metall-3D-Drucks Pionierarbeit leistet. Neben seinen berühmten 3D-gedruckten Kraftstoffdüsen baut das Unternehmen auch GE Catalyst, ein fortschrittliches Turboprop-Triebwerk, bei dem mehr als ein Drittel seiner Komponenten mit 3D-Druck und verschiedenen Metallen hergestellt werden. Mit einem neuen Designansatz konnten die Ingenieure von GE eine Komponente effizienter machen indem die Anzahl der Einzelteile von 855 auf nur 12 reduziert wird. Dieses neue Design könnte dazu beitragen, den Kraftstoffverbrauch eines Motors um bis zu 20 % zu senken und eine Leistungssteigerung von 10 % zu erreichen.

Schmuck

Die Schmuckindustrie nutzt bereits den 3D-Metalldruck, um einzigartige und bisher unvorstellbare Designs zum Leben zu erwecken. Zu den Vorteilen des Metall-3D-Drucks neben der Designinnovation zählen jedoch schnellere Durchlaufzeiten, weniger Materialverschwendung (was insbesondere bei teuren Edelmetallen von Vorteil ist) und die Möglichkeit, sich in einem hart umkämpften Markt zu differenzieren.

Das Schmuckunternehmen Boltenstern zum Beispiel hat die PRECIOUS M 080 von EOS für die Schmuckkollektion „Embrace“ verwendet, die in 3D in Gold und Platin gedruckt wurde. Mit der Technologie konnte Boltenstern ein bisher unerreichbares Maß an Individualisierung und Designkomplexität schaffen. Ebenso hat das Uhrenunternehmen Montfort hochpräzise Metal Binder Jetting-Technologie verwendet, um Stahlzifferblätter für seine Uhrenkollektion „Strata“ herzustellen und hochkomplexe Geometrien zu erreichen, die mit traditionellen Fertigungstechniken unmöglich wären.

Ersatzteile 



Für Branchen wie Öl &Gas oder Verteidigung, Verwaltung der häufig eingeschränkten Versorgung mit Ersatzteile an abgelegenen und Offshore-Standorten ist eine große Herausforderung. Lieferverzögerungen sind insbesondere bei besonders abgelegenen Standorten keine Seltenheit. Glücklicherweise kann der 3D-Druck dazu beitragen, die Lieferkette für Ersatzteile zu verändern, da Teile in der Nähe oder am tatsächlichen Verwendungsort hergestellt werden können. Die Aussicht, Metallteile nach Bedarf in 3D zu drucken, kann auch dazu beitragen, teure Lagerkosten zu senken.

Darüber hinaus kann der 3D-Druck auch in Fällen eingesetzt werden, in denen keine Versionen eines Teils vorhanden sind. In diesem Fall kann der 3D-Druck neben dem Reverse Engineering verwendet werden, um kostengünstig Nachbauten von veralteten Teilen herzustellen.

Werkzeuge

Vielleicht überraschend ist der 3D-Metalldruck auch für die Erstellung von Werkzeughilfsmitteln wertvoll. Ein Schlüsselelement des Herstellungsprozesses ist, dass ein Formhohlraum mit geschmolzenem Material gefüllt wird, das abkühlt und aushärtet, um sich an die Konfiguration des Hohlraums anzupassen.

Traditionell werden Formen CNC-gefräst und können mehrere Design-Iterationen durchlaufen, die Wochen dauern, bis das endgültige Design erreicht ist. Dabei wird viel Material verschwendet, was zu einem zeit- und kostenintensiven Rüsten führt. Mit dem Metall-3D-Druck lassen sich Spritzgussformen jedoch deutlich kostengünstiger herstellen:Die Technologie verwendet das Material nur dort, wo es benötigt wird, wodurch Materialverschwendung reduziert und häufigere Designänderungen und schnellere Durchlaufzeiten ermöglicht werden.

Weiter , können Ingenieure durch additive Fertigung Spritzgussformen mit verbesserter Funktionalität herstellen. Dies kann durch die Integration komplexer geformter Kühlkanäle in das Design erreicht werden. Der homogene Wärmeübergang innerhalb des Werkzeugs trägt zu besseren Kühleigenschaften bei. Der Formenlieferant Conformal Cooling Solutions verwendet ein Roboterabscheidungssystem und Werkzeugstahl (Kohlenstoff- und legierte Stähle) zum 3D-Drucken von Spritzgussformen mit konformen Kanälen. Mit der Technologie ist das Unternehmen in der Lage, die Zykluszeit um 25 % zu reduzieren und gleichzeitig die Teilequalität zu verbessern.

Metall-3D-Druck:Wann ist es die richtige Lösung?

Im Allgemeinen ist der Metall-3D-Druck die ideale Technologie für die Herstellung komplexer, kundenspezifischer Teile, die mit herkömmlichen Produktionsmethoden nur schwer oder auf andere Weise sehr kostspielig herzustellen sind. Obwohl es sich um eine relativ junge Entwicklung im 3D-Druck handelt, hat sich der 3D-Druck von Metallteilen bereits für eine Vielzahl von Anwendungen und Branchen als vielversprechend erwiesen.

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