Die wichtigsten Arten der additiven Fertigung

In der Vergangenheit verwendeten Fertigungsunternehmen subtraktive Prozesse wie Formen, Schneiden und Bohren, um Produkte herzustellen. Während das Entfernen von Material aus einem größeren Ganzen früher gut funktioniert hat, ersetzen moderne additive Fertigungsverfahren sie schnell. Prognosen zufolge soll die Branche der additiven Fertigung bis 2022 auf unglaubliche 23 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Additive Fertigung ist der computergesteuerte Prozess des Baus eines 3D-Objekts durch Zusammenstellung von Materialschichten, typischerweise Keramik- oder Metallpulver, auf einer Bauplattform, bis das Endprodukt fertiggestellt ist . Die Schichten werden durch Hitze, Härter oder Laser gehärtet.

Da diese Methode additiv ist, gibt es weniger Abfall als bei der subtraktiven Fertigung und somit geringere Kosten.

Für jede der sieben Hauptarten der additiven Fertigung gibt es Vor- und Nachteile. Es ist wichtig, die Unterschiede zu kennen, damit Sie die richtige Methode für Ihr Unternehmen auswählen können.

Hier sind die wichtigsten Arten der additiven Fertigung, um die Fertigungskapazitäten Ihres Unternehmens zu steigern.

Arten additiver Fertigungsverfahren

1. Binderdüsen

Binder Jetting, auch bekannt als Material Jetting oder Tintenstrahl-Pulverdruck, gehört zu den häufigsten Arten der additiven Fertigung.

Diese Methode funktioniert ähnlich wie Ihr gewöhnlicher Bürodrucker, außer dass sie dreidimensionale Objekte druckt. Anstatt Tinte auf eine Seite zu spritzen, spritzt Binder Jetting Klebstoff in ein Pulvermaterial. Der Druckkopf bewegt sich horizontal und vertikal und trägt bei jedem Durchgang eine neue Schicht Baumaterial auf.

Es ist möglich, Objekte mit Binder Jetting aus einer Vielzahl von Materialien herzustellen, darunter:

• Gipspulver (Kreide)
• Kunststoffe
• Keramik
• Metall
• Glas
• Sand

Binder Jetting ist aufgrund seiner relativ niedrigen Einstiegskosten und der kostengünstigen Beschaffenheit seiner Materialien eines der kostengünstigsten additiven Fertigungsverfahren. Es kann auch Objekte schneller erstellen als die meisten anderen additiven Fertigungsverfahren – und in voller Farbe.

Obwohl es viele Vorteile bietet, neigen Binder-Jetting-Produkte dazu, zerbrechlich zu sein und erfordern eine Nachbearbeitung, einschließlich Reinigung und Aushärtung, was mühsam und zeitaufwändig sein kann.

2. Directed Energy Deposition (DED)

Directed Energy Deposition (DED) verwendet Schweißprinzipien, um dreidimensionale Objekte zu erzeugen. Das Material – typischerweise Metalldraht oder -pulver – wird durch eine fokussierte Energiequelle wie einen Laser- oder Elektronenstrahl geschmolzen. Das flüssige Material wird dann präzise auf die Bauplattform gegossen, wo es schnell aushärtet und eine Schicht bildet. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das Objekt fertig gedruckt ist.

Einer der wesentlichen Vorteile von DED ist, dass es für mehr als nur die Erstellung von Gegenständen verwendet werden kann; Es kann auch vorhandene Teile oder Vorformlinge reparieren und Material hinzufügen. Darüber hinaus können mehrere Materialien in einem einzigen Druckvorgang verwendet werden.

3. Materialextrusion

Die Materialextrusion funktioniert ähnlich wie eine Heißklebepistole. Das Material wird dem Drucker von einer Spule zugeführt. Die Spitze der Düse erhitzt und schmilzt das Material. Das flüssige Material wird dann Schicht für Schicht auf die Bauplattform aufgetragen, wo es abkühlen und erstarren kann und das Objekt bildet.

Viele Unternehmen und sogar Freizeitanwender genießen die Materialextrusion aufgrund ihrer kostengünstigen Ausrüstung und Materialien.

Obwohl diese Methode die kostengünstigste Methode der additiven Fertigung ist, ist die Materialextrusion nicht ohne Einschränkungen. Da die Heizelemente nicht stark genug sind, um Materialien mit hoher Dichte wie Metall zu schmelzen, können Sie nur Kunststoffpolymere verwenden, die für einige Anwendungen wie Werkzeuge und Vorrichtungen möglicherweise nicht haltbar genug sind.

4. Pulverbettfusion (PBF)

Pulverbettschmelzen, auch als Elektronenstrahlschmelzen (EBM) bekannt, beginnt mit einem großen Bett aus pulverförmigem Material, typischerweise Kunststoff-, Metall-, Sand- oder mit Sand vermischten Keramikpulvern.

Das Pulver wird mit einem Laser- oder Elektronenstrahl selektiv zusammengeschmolzen. Sobald eine Materialschicht verschmolzen ist, bewegt sich der Arbeitsbereich nach unten und die neue Schicht wird mit dem gleichen Verfahren darauf aufgebaut.

Mit PBF haben die Objekte ein hohes Komplexitätsniveau, wodurch sie stärker sind als Objekte, die durch einige andere Arten der additiven Fertigung erstellt wurden. Da es ein Pulverbett erfordert, ist es schwierig, eine saubere Arbeitsumgebung aufrechtzuerhalten. Diese Methode ist nicht die beste Option für enge Räume, die nicht für den Umgang mit pulverförmigen Materialien eingerichtet sind.

Möchten Sie mehr über additive Fertigung erfahren? Sehen Sie sich diese anderen Blog-Themen an: Der additive Fertigungsprozess 3D-Druck für die additive Fertigung – was Sie wissen müssen

5. Blattlaminierung

Plattenlaminierung, auch als additive Ultraschallfertigung (UAM) oder Laminated Object Manufacturing (LOM) bekannt, ist ein additiver Herstellungsprozess, bei dem dünne Materialschichten gestapelt und durch Ultraschall miteinander verbunden werden Schweißen, Kleben oder Löten. Wenn sich die Schichten stapeln, nimmt das Objekt Gestalt an.

Sobald alle Schichten gestapelt und laminiert sind, entfernt eine CNC-Maschine oder ein Laserschneider überschüssiges Material, wodurch die endgültige Form des Objekts entsteht.

Da es in mehreren Schichten funktioniert, ermöglicht die Folienlaminierung den Herstellern, verschiedene Materialien zu schichten, in Vollfarbe zu drucken und das zu viel geringeren Kosten als bei einigen anderen additiven Herstellungsverfahren.

Blattlaminierung ist zwar relativ kostengünstig, erfordert jedoch einige Nachbearbeitung, die mühsam und zeitaufwändig sein kann. Sie sind auch auf Materialien beschränkt, die in Bögen vorliegen können, wie Papier, Kunststoff und Metall. Da Objekte nach Abschluss der Laminierung beschnitten werden müssen, fällt bei diesem additiven Herstellungsprozess etwas Abfall an.

6. Küpenpolymerisation

Die Wannenpolymerisation ähnelt der Pulverbettfusion, außer dass anstelle eines Pulverbetts eine Wanne aus Photopolymerharz verwendet wird, das in Schichten von einem UV-Laser gehärtet wird. Sobald eine Schicht fertig ist, wird mehr Harz hinzugefügt und die nächste Schicht wird aufgebaut. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Objekt vollständig ist.

Obwohl Harz ziemlich teuer sein kann, kann die Küpenpolymerisation Objekte schnell konstruieren und gleichzeitig ein hohes Maß an Genauigkeit und ein gutes Finish bieten.

Trotz ihrer Vorteile sind Hersteller von Küpenpolymerisationen auf die Verwendung von Fotoharzmaterialien beschränkt und müssen ein erhebliches Maß an Nachbearbeitung durchführen. Die gedruckten Objekte müssen aus dem Harz entfernt und gereinigt werden, bevor sie einsatzbereit sind.

7. Materialstrahlen

Ähnlich wie beim Binder-Jetting wird beim Material-Jetting Material geschichtet, um ein Objekt zu konstruieren. Anstatt jedoch Klebstoff auf ein Pulverbett aufzutragen, schmilzt Material Jetting wachsartige Materialien und bringt Tröpfchen präzise auf der Bauplattform auf. Während sich die Schichten aufbauen, nimmt das Objekt Gestalt an.

Viele Hersteller nutzen Material Jetting, weil es relativ kostengünstig ist und eine hervorragende Genauigkeit mit hochwertigen Oberflächengüten bietet. Leider ist das Materialstrahlen darauf beschränkt, nur wachsartige Materialien zu verwenden, die zerbrechlich sein können. Es dauert auch länger, Objekte zu bauen, weil es ein Tröpfchen nach dem anderen baut.

Welche Art der additiven Fertigung ist die richtige für Sie?

Bevor Sie sich für eine additive Fertigungsmethode entscheiden, ist es wichtig, darüber nachzudenken, was Sie von Ihrem Projekt erwarten. Suchen Sie nach einer budgetfreundlicheren Option oder müssen Sie stärkere Baumaterialien verwenden? Was auch immer Sie brauchen, es gibt einen additiven Fertigungsprozess, der Ihrer Produktion zugute kommt.

Unabhängig davon, für welche Art der additiven Fertigung Sie sich entscheiden, ist es wichtig, mit einem guten digitalen 3D-Modell zu beginnen. Unsere Experten bei Spatial verfügen über mehr als 35 Jahre Erfahrung in der 3D-Modellierung und haben unzähligen Unternehmen dabei geholfen, ihre Produkte zu entwerfen, zu testen und auf den Markt zu bringen.

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