Aufräumung von 9 verbreiteten Mythen über den 3D-Druck

Der 3D-Druck hat seinen Wendepunkt erreicht. Nachdem die Technologie jahrzehntelang ein wichtiges Prototyping-Tool war, wird sie heute zunehmend zu einer praktikablen Lösung für Fertigungsanwendungen.

Dennoch gibt es immer noch viele Missverständnisse über die Technologie. Heute werfen wir einen Blick auf einige der am häufigsten vertretenen Überzeugungen zum 3D-Druck und zerstreuen die Mythen dahinter.

Mythos 1:„3D-Druck ist eine neue Technologie“

Die Einführung des 3D-Drucks nimmt zu, da die Fähigkeiten der Technologie zunehmend den Herausforderungen anspruchsvoller Fertigungsumgebungen gerecht werden. Angesichts des Interesses am 3D-Druck in den letzten zehn Jahren kann man leicht glauben, dass die Technologie neu ist.

Aber tatsächlich gibt es den 3D-Druck jetzt seit mehr als 30 Jahren mit Stereolithographie ( SLA) wurde 1984 erfunden und 1987 der erste 3D-Drucker vorgestellt.

Die Fortschritte, die die Technologie seit ihren Anfängen in den 1980er Jahren gemacht hat, sind bemerkenswert. Zu den Vorteilen, die es bietet, gehören digitalisierte Fertigungsabläufe, eine vereinfachte Lieferkette, mehr Agilität, mehr On-Demand- und Just-in-Time-Produktion, niedrigere Kosten und die Möglichkeit, komplexe Geometrien zu erstellen.

Mythos 2:„AM wird die traditionelle Fertigung ersetzen“

Einer der weit verbreiteten Mythen rund um den 3D-Druck ist die Vorstellung, dass er konventionelle Fertigungsmethoden ersetzen kann.

Derzeit macht die additive Fertigung nur einen Bruchteil der gesamten 12 Billionen US-Dollar teuren Fertigungsindustrie aus. Obwohl dieser Anteil weiter wachsen wird, ist es unwahrscheinlich, dass der 3D-Druck jemals etablierte Herstellungsverfahren wie Spritzguss und CNC-Bearbeitung vollständig ersetzen wird.

3D-Druck ist immer noch eine eher Nischentechnologie, die für bestimmte Anwendungen am besten geeignet ist. Dazu gehören zum Beispiel:

• Komponenten mit langen Vorlaufzeiten:Der 3D-Druck dieser Teile direkt ohne Werkzeug kann die Produktionszeiten und die Lieferung beschleunigen.
• Kundenspezifische Teile:3D-Druck ermöglicht eine kostengünstige Individualisierung, insbesondere bei kleinen Stückzahlen.
• Komplexe Teile:Der 3D-Druck bietet eine Lösung für die Herstellung von Teilen, deren Herstellung aufgrund ihrer Komplexität zu teuer ist. Dazu gehören Teile mit komplexen Gitterstrukturen und dünnen Wänden.

Anstatt den 3D-Druck als Ersatz für die traditionelle Fertigung zu betrachten, ist es daher besser, ihn als Ergänzung zu bestehenden Methoden zu sehen.

Mythos 3:„3D-Druck ist eine Technologie“

In Mainstream-Kreisen ist der 3D-Druck zum Synonym für die bisher beliebteste Additivtechnologie geworden – Fused Filament Fabrication (FFF). Obwohl FFF nach wie vor das bekannteste 3D-Druckverfahren ist, ist es bei weitem nicht das einzige.

Eigentlich ist 3D-Druck ein Überbegriff, der eine Gruppe von 3D-Druckverfahren umfasst. Die Norm ISO/ASTM 52900, die darauf abzielt, die im 3D-Druck verwendete Terminologie zu standardisieren, identifiziert sieben verschiedene Kategorien von AM-Prozessen. Dies sind:

• Mehrwertsteuer-Photopolymerisation (SLA, DLP)
• Binder Jetting (Metal Binder Jetting, Sand Binder Jetting, HPs Multi Jet Fusion)
• Materialstrahlen
• Materialextrusion (FFF, gebundene Metallabscheidung)
• Pulverbett-Fusion (SLS, SLM/DMLS, EBM)
• Gezielte Energiedeposition (EBAM, WAAM)
• Blattlaminierung

Bei so vielen unterschiedlichen Technologien kann es schwierig sein, ihre Fähigkeiten und Anwendungsbereiche zu verstehen. Die Art und Weise, wie Sie Ihr Teil entwerfen, ein Material auswählen und Ihr Teil nachbearbeiten, variiert von Technologie zu Technologie. Es wird sicherlich eine Lernkurve geben, aber mit all den Vorteilen, die die Technologie bietet, lohnt es sich auf jeden Fall, sie zu meistern.

Mythos 4:„Additive Fertigung ist zu teuer“

Additive Fertigung, insbesondere bei Metallen, gilt als teure Technologie. Obwohl dies bis zu einem gewissen Grad zutrifft, sind die Ausrüstungs- und Betriebskosten nur ein Teil der Gleichung. Was auch berücksichtigt werden muss, ist die Gesamtauswirkung von AM auf die Lieferkette.

Betrachten Sie das folgende Szenario. Sie produzieren ein Ersatzteil für 2$ pro Teil im Spritzgussverfahren in Serie. Aber was ist, wenn Sie nur wenige hundert Einheiten benötigen? Um hohe Werkzeugkosten zu amortisieren, müssen Sie Tausende identischer Teile produzieren, unabhängig von der tatsächlich benötigten Teilemenge. Dies bedeutet, dass Sie den Bestand für die Teile führen müssen, die Sie derzeit nicht verwenden, was zu Lagerkosten führt.

Die Verwaltung dieses zusätzlichen Bestands ist teuer, wenn Sie die Lagerung, Handhabung und Entsorgung von Teilen berücksichtigen. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass ein Lager weit von Ihrem Standort entfernt ist, was zu zusätzlichen Transportkosten führt.

Auf der anderen Seite kann der 3D-Druck desselben Ersatzteils in der Herstellung um ein Vielfaches teurer sein. Da für den 3D-Druck jedoch keine speziellen Werkzeuge erforderlich sind, können Sie so viele Teile drucken, wie Sie benötigen, wann und wo Sie sie benötigen. Dieser zusätzliche Vorteil einer vereinfachten Lieferkette führt zu Kosteneinsparungen, da der 3D-Druck dazu beiträgt, Lager- und Transportkosten zu eliminieren.

Letztendlich muss die Entscheidung für eine Investition in AM nicht den sofortigen Kauf von 3D-Druckern bedeuten . Für Unternehmen, die neu in der additiven Fertigung sind, kann das Outsourcing von AM-Projekten eine großartige Einführung in die Technologie sein.

Mythos 5:„3D-Druck erfordert nur einen Knopfdruck“

Eine gängige Analogie zum 3D-Druck ist der Vergleich mit dem 2D-Druck:Sie drücken einen „Drucken“-Knopf und das Teil ist einsatzbereit.

Dies ist jedoch weit von der Realität entfernt, da industrieller 3D-Druck erfordert eine erhebliche Designvorbereitung und Nachbearbeitung, um sicherzustellen, dass die Teile wie vorgesehen herauskommen.

Schauen Sie sich unsere Artikel zu den Überlegungen zum AM-Design oder den Problemen im Zusammenhang mit dem 3D-Metalldruck an – Sie werden es verstehen wie nuanciert die Technologie sein kann.

Um die Komplexität zu verringern, haben Unternehmen hochautomatisierte Hardwaresysteme eingeführt, während andere Software entwickeln, um AM-Prozesse zu verbessern und zu rationalisieren, von der Entwurfsvorbereitung bis zum Workflow-Management.

Roboter-3D-Druck kommt ebenfalls in den Fokus rücken und es Unternehmen ermöglichen, verschiedene 3D-Druckvorgänge weiter zu automatisieren.

Obwohl der 3D-Druck von Teilen auf Knopfdruck heute nicht das ist, was die Technologie heute bietet, könnten wir uns mit den aktuellen Automatisierungstrends näher kommen diese Vision in die Zukunft.

Mythos 6:„3D-Drucker können nur kleine Teile herstellen“

Ein weiteres häufiges Missverständnis über den 3D-Druck ist, dass er nur für kleinere Teile geeignet ist.

Einige 3D-Drucker, insbesondere pulverbasierte, haben tatsächlich relativ kleine Bauvolumina. Dies liegt daran, dass der 3D-Druck größerer Teile im Pulverbettverfahren oft nicht wirtschaftlich ist.

Der 3D-Druck beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Pulverbetttechnologie. Es gibt bereits mehrere großformatige 3D-Drucktechniken auf dem Markt, die größere 3D-gedruckte Teile zunehmend in Reichweite bringen.

Nehmen Sie zum Beispiel den 3D-Drucker Large Scale Additive Manufacturing (LSAM) von Thermwood für Kunststoffe . Mit einer beeindruckenden Hülle von 10 x 40 ft (ca. 37 m²) wurde ein LSAM 3D-Drucker verwendet, um langlebige 6 m lange Werkzeuge für Hubschrauberblätter zu drucken.

Auf der Metallseite wird Sciakys Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM) verwendet, um riesige Titankuppeln für Satellitenkraftstofftanks herzustellen.

In solchen Anwendungen bietet der 3D-Druck eine kostengünstige und flexible Lösung zur schnelleren Fertigung großer Teile, was beweist, dass die Möglichkeiten der Technologie weit über kleine Bauteile hinausgehen.

Mythos 7:„Beim 3D-Druck ist die Komplexität kostenlos“

„Komplexität ist kostenlos“ ist ein in der Branche häufig verwendeter Satz. Es bezieht sich auf die Fähigkeit, mit 3D-Druck Objekte jeder Komplexität herzustellen.

3D-Drucktechnologien sind in der Tat unglaublich vielseitig. Sie können verwendet werden, um Teile mit dünnen Wänden, komplizierten Geometrien, hohlen und vergitterten Innenstrukturen herzustellen, die mit herkömmlichen Methoden nicht möglich sind. Trotz dieser Vielseitigkeit gibt es jedoch einige Einschränkungen.

Wie bei jeder Fertigungstechnologie hat der 3D-Druck seine Konstruktionsregeln und -prinzipien, die Ingenieure befolgen müssen, um Teile erfolgreich herzustellen. Teile mit langen Überhängen und Winkeln unter 45 Grad benötigen beispielsweise Stützstrukturen, um zu verhindern, dass ein Teil während des Druckprozesses zusammenbricht.

Bei der Konstruktion für AM müssen Ingenieure auch die Teileausrichtung und den Werkzeugweg definieren sowie die Nachbearbeitungsschritte berücksichtigen. Dies bedeutet, dass jedes 3D-gedruckte Teil bestimmte Designüberlegungen erfüllen muss – die Überlegungen, die die Machbarkeit der Herstellung eines Teils mit dieser Technologie diktieren.

Deshalb ist Komplexität nur frei, wenn diese Komplexität erfüllt ist die Designanforderungen des 3D-Drucks. Nur unter Berücksichtigung von Designüberlegungen können Ingenieure den größten Nutzen aus der Herstellung von Bauteilen mit additiver Fertigung ziehen.

Mythos 8:„Vollständige 3D-gedruckte Organe stehen vor der Tür“

3D-Druck hat in der Medizinbranche enorme Fortschritte gemacht, und wir haben große Fortschritte bei kundenspezifischer 3D-gedruckter Prothetik, Kieferorthopädie und Hörgeräten gemacht. Aber wie weit sind wir von 3D-gedruckten Organen entfernt?

Der 3D-Druck ist heute noch meilenweit davon entfernt, lebensfähige, transplantierbare Organe und Gewebe herzustellen. Diese Anwendungen erfordern eine weitaus komplexere 3D-Drucktechnologie, die noch entwickelt werden muss.

Dennoch macht der 3D-Biodruck enorme Fortschritte. Wissenschaftler verwenden beispielsweise den 3D-Druck bereits, um kleine künstliche Flecken, Knorpelstücke, Knochen und anderes Gewebe herzustellen. Diese Errungenschaften können dazu beitragen, die regenerative Medizin weiter voranzutreiben und sind auch entscheidend für die Entwicklung besserer Methoden zum Testen von Medikamenten.

Erfreulicherweise gab es eine kleine Anzahl dokumentierter Fälle, in denen 3D-gedruckte Organe erfolgreich in Tiere transplantiert wurden. Dies bedeutet, dass die Transplantation von 3D-gedruckten Organen schließlich auch für den Menschen zu einem regulären medizinischen Verfahren werden könnte.

Mythos 9:„3D-Druck kann alles drucken“

Da der 3D-Druck für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet wird, scheint es, als ob die Technologie zum Drucken von allem verwendet werden kann.

Ein Heilmittel gegen Enttäuschungen ist die Erkenntnis, dass 3D-Druck keine magische Lösung ist . Es kann Wunder bewirken, wenn es um die Beschleunigung der Designentwicklung und die Erschließung neuer Möglichkeiten in der Fertigung geht. Aber am Ende ist es nur ein weiteres Werkzeug in der Toolbox mit eigenen Einschränkungen und geeigneten Anwendungen.

Über den Hype hinwegschauen

Auch wenn es um schnell wachsende Branchen wie den 3D-Druck immer einen großen Hype geben wird, ist es wichtig, über den Hype hinauszuschauen und über die wahren Möglichkeiten und Grenzen der Technologie auf dem Laufenden zu bleiben. Auf diese Weise können Sie nicht nur das Potenzial des industriellen 3D-Drucks verstehen, sondern auch die besten strategischen Entscheidungen treffen, wenn Sie sich für die Arbeit mit der Technologie entscheiden.