Metall-Additive Fertigung: Transformation der Produktion für Luftfahrt und mehr

Additive Fertigung (3D-Druck) erobert die Welt der industriellen Automation im Sturm.

Anstatt Formen zu erstellen und Material zu entfernen, können Hersteller nun einfach Schichten von Material hinzufügen, um Gegenstände zu geringeren Kosten und mit weniger Abfall herzustellen. Metall-Additive Fertigung (Metall-3D-Druck) gewinnt insbesondere an Bedeutung und wird in Branchen wie der Luftfahrt immer beliebter.

Laut einem aktuellen AMPOWER-Bericht wird der Markt für metallische additive Fertigung bis 2024 um 27,9 % wachsen. Mit metallischer additiver Fertigung können Unternehmen starke, hochkomplexe Metallteile mit weniger Material und Aufwand als bei traditionellen Fertigungsprozessen konstruieren.

Um mit den Branchentrends Schritt zu halten, hier Ihr kurzer Leitfaden zur metallischen additiven Fertigung.

Metall-Additive Fertigung erklärt

Im Gegensatz zur konventionellen Fertigung, die Formen und Trimmen erfordert, baut additive Fertigung Gegenstände von Grund auf mit hochentwickelter 3D-Druckausrüstung. Der grundlegende Prozess findet in fünf Schritten statt:

1. Erstellen eines digitalen Modells.
2. Vorbereitung für den Druck durch Aushöhlen, Bearbeiten von Lochgrößen, Hinzufügen von Stützstrukturen usw.
3. Zerlegung des 3D-Modells in Schichten (Slicing).
4. Schichtweises Drucken des Teils.
5. Nachbearbeitung zum Endprodukt.

Während der Prozess weitgehend gleich bleibt, gibt es mehrere Möglichkeiten, Produkte mit metallischer additiver Fertigung zu drucken. Hier sind einige der gängigsten:

• Pulverbettfusion – Metallpulver wird auf dem Fertigungstisch platziert, und hochenergetische Elektronenlaser verschmelzen das Pulver schichtweise präzise zum Endprodukt.
• Metall-Jetting – Das Metallmaterial wird geschmolzen und direkt auf den Fertigungstisch aufgetragen. Das flüssige Metall kühlt schnell ab, und neue Schichten werden hinzugefügt, bis das Endprodukt fertig ist.
• Ofen-infundierte Legierung – Metallpulver wird mit einem flüssigen Bindemittel verbunden. Während weitere Schichten des Bindemittels hinzugefügt werden, nimmt das Endprodukt Form an.

Jeder Typ der metallischen additiven Fertigung kann mehrere Teile mit einer Vielzahl von Materialien erstellen. Zu den beliebtesten metallischen additiven Materialien gehören Nickel-Legierungen wie Inconel 718 und Inconel 625, Edelstahl, Aluminium und Kupfer.

Vor- und Nachteile der metallischen additiven Fertigung (Metall-3D-Druck)

Es gibt viele Vorteile der metallischen additiven Fertigung, aber sie ist nicht für jede Art der Fertigung ideal. Hier ist ein kurzer Leitfaden zu Vor- und Nachteilen der Verwendung eines additiven Fertigungssystems für den Bau von Metallprodukten.

Vorteile

• Reduzierung von Platz- und Kostenanforderungen für die Lagerung von Teilen durch die Möglichkeit, Teile bedarfsgerecht lokal zu produzieren.
• Weniger Abfall ohne die Notwendigkeit, Teile aus größeren Materialien zu trimmen oder zu schneiden, was auch die Fertigungskosten senkt.
• Schnelle Herstellung neuer Produkte ohne Erstellung von Formen.
• Schnelleres Prototyping kann die Produktentwicklung erheblich beschleunigen und Ihnen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.
• Keine Montage erforderlich. Additiv gefertigte Teile können in ihrer Gesamtheit gedruckt werden, ohne dass mehrere Teile zusammengefügt werden müssen.
• Konstruktion hochkomplexer Teile mit minimalem Aufwand oder Fachwissen.

Nachteile

• Lange Bauzeiten bedeuten, dass additive Fertigung nicht ideal für große Produktionsserien ist.
• Höhere Vorabinvestitionen durch teurere Ausrüstungsanforderungen.
• Produktgröße ist durch die Beschränkungen des additiven Fertigungssystems begrenzt. Consumer-Drucker haben beispielsweise typischerweise Druckbetten, die kleiner als ein Kubikfuß sind.

Anwendungen der metallischen additiven Fertigung

Ursprünglich wurde metallische additive Fertigung hauptsächlich für Prototyping eingesetzt. Hersteller konnten schnell testbereite Produkte entwerfen und drucken, bevor sie in Formen und Ausrüstung für größere Produktionsläufe mit metallischer additiver Software investierten. Mit fortschreitender Technologie und erschwinglicherer additiver Fertigung wurde sie von einer Vielzahl von Branchen übernommen.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie war einer der Hauptanwender additiver Fertigung. Luft- und Raumfahrtunternehmen nutzen Additive Manufacturing (AM), um hochkomplexe Metallteile zu entwerfen und zu konstruieren, die mit konventionellen Methoden sonst nicht möglich gewesen wären.

Da es weniger Abfall gibt, können Luft- und Raumfahrthersteller das Gewicht reduzieren, ohne die strukturelle Integrität zu opfern, was beim Design von Flugzeugen entscheidend ist.

Auch die Medizinbranche nutzt additive Fertigung, um einzigartige Werkzeuge und Instrumente für spezifische Eingriffe zu erstellen. Medizinische Fachkräfte müssen nicht mehr warten, bis Werkzeuge von einem Hersteller entworfen und gebaut werden. Sie können die exakten Werkzeuge, die sie benötigen, in einem Bruchteil der Zeit – zu viel geringeren Kosten – intern herstellen, um bei komplizierten Eingriffen zu assistieren.

Produktion mit metallischer additiver Fertigung optimieren

Metall-Additive Fertigung mag konventionelle Fertigungsprozesse nicht ersetzen, bietet aber für Hersteller in einer Vielzahl von Branchen erhebliche Vorteile.

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