Was ist additive Fertigung? - Typen und Arbeitsweise

Was ist additive Fertigung?

Die additive Fertigung (AM), auch bekannt als 3D-Druck, ist ein transformativer Ansatz für die industrielle Produktion, der die Herstellung leichterer, stärkerer Teile und Systeme ermöglicht. Wie der Name schon sagt, fügt die additive Fertigung Material hinzu, um ein Objekt zu erstellen.

Additive Manufacturing (AM) oder Additive Layer Manufacturing (ALM) ist der industrielle Produktionsname für 3D-Druck, ein computergesteuertes Verfahren, das dreidimensionale Objekte durch das Abscheiden von Materialien, normalerweise in Schichten, erzeugt.

Laut GE Additive ist dies ein weiterer technologischer Fortschritt, der durch den Übergang von analogen zu digitalen Prozessen ermöglicht wird. In den letzten paar Jahren haben Kommunikation, Bildgebung, Jahrzehnte, Architektur und Ingenieurwesen ihre eigenen digitalen Revolutionen durchlaufen. Jetzt kann AM digitale Flexibilität und Effizienz in die Fertigung bringen.

Die additive Fertigung verwendet CAD-Software (Computer-Aided Design) oder 3D-Objektscanner, um die Hardware so zu steuern, dass Material Schicht für Schicht in präzisen geometrischen Formen aufgetragen wird. Wie der Name schon sagt, fügt die additive Fertigung Material hinzu, um ein Objekt zu erstellen. Im Gegensatz dazu ist es beim Erstellen eines Objekts mit herkömmlichen Mitteln oft notwendig, Material durch maschinelle Bearbeitung, Schnitzen, Fräsen, Formen oder auf andere Weise zu entfernen.

Obwohl die Begriffe „3D-Druck“ und „Rapid Prototyping“ beiläufig verwendet werden, um die additive Fertigung zu diskutieren, ist jeder Prozess eigentlich eine Teilmenge der additiven Fertigung.

Während die additive Fertigung für viele neu erscheinen mag, gibt es sie tatsächlich schon seit mehreren Jahrzehnten. In den richtigen Anwendungen liefert die additive Fertigung ein perfektes Trifecta aus verbesserter Leistung, komplexen Geometrien und vereinfachter Fertigung. Daher ergeben sich viele Möglichkeiten für diejenigen, die sich aktiv für die additive Fertigung einsetzen.

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Wer hat AM erfunden?

Die früheste Produktionsanlage für den 3D-Druck wurde von Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute entwickelt, als er zwei additive Methoden zur Herstellung von 3D-Modellen erfand.

Wie funktioniert die additive Fertigung?

Mit Hilfe von CAD (Computer-Aided Design) oder 3D-Objektscannern ermöglicht die additive Fertigung die Erstellung von Objekten mit präzisen geometrischen Formen. Diese werden Schicht für Schicht aufgebaut, im Gegensatz zur traditionellen Herstellung, die oft maschinelle Bearbeitung oder andere Techniken erfordert, um überschüssiges Material zu entfernen.

3D-Druck, Rapid Prototyping und Additive Manufacturing sind Begriffe, mit denen im Allgemeinen die gleichen Prozesse beschrieben werden. Komplexe Strukturen und Bauteile entstehen durch Schichtung von Materialien, die Schritt für Schritt aufgebaut werden.

Diese Technologie, die es seit mehr als drei Jahrzehnten gibt, erfreut sich erst seit kurzem wachsender Beliebtheit und ist nicht mehr nur ein Mittel zur Herstellung eines 3D-gedruckten Prototyps, sondern bietet voll funktionsfähige Komponenten. Die Möglichkeiten sind nahezu grenzenlos, da die 3D-Druckindustrie Branchen von der Schwerindustrie bis zur Medizin bedient, die die Vorteile der angebotenen Präzisionstechnologien nutzen möchten.

Während die additive Fertigung das Potenzial für neue Möglichkeiten in der Wissenschaft bietet, sind das Konzept und seine Funktionsweise überraschend einfach.

Additive Fertigungstechnologien

1. Sintern

Beim Sintern wird Wärme verwendet, um eine feste Masse zu erzeugen, ohne sie zu verflüssigen. Das Sintern ähnelt dem herkömmlichen 2D-Fotokopieren, bei dem Toner selektiv geschmolzen wird, um ein Bild auf Papier zu erzeugen.

2. Direktes Metall-Lasersintern (DMLS)

Beim DMLS sintert ein Laser jede Schicht Metallpulver, sodass die Metallpartikel aneinander haften. DMLS-Maschinen produzieren hochauflösende Objekte mit gewünschten Oberflächenmerkmalen und erforderlichen mechanischen Eigenschaften. Beim SLS sintert ein Laser thermoplastische Pulver, damit die Partikel aneinander haften.

3. Direktes Metall-Laserschmelzen (DMLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

Im Gegensatz dazu werden Materialien in den DMLM- und EBM-Prozessen vollständig aufgeschmolzen. Bei DMLM schmilzt ein Laser jede Metallpulverschicht vollständig, während EBM Hochleistungs-Elektronenstrahlen verwendet, um das Metallpulver zu schmelzen. Beide Technologien sind ideal zum Erstellen dichter, nicht poröser Objekte.

4. Stereolithographie (SLA)

Die Stereolithographie (SLA) verwendet die Photopolymerisation zum Drucken von Keramikobjekten. Das Verfahren verwendet einen UV-Laser, der selektiv in einen Behälter aus Photopolymerharz eingebrannt wird. Die UV-härtbaren Harze erzeugen drehfeste Teile, die extremen Temperaturen standhalten.

Wie lange dauert der Vorgang?

Die Druckzeit hängt von einigen Faktoren ab, einschließlich der Größe des Teils und der für den Druck verwendeten Einstellungen. Die Qualität des fertigen Teils ist auch wichtig für die Bestimmung der Druckzeit, da die Herstellung hochwertiger Artikel länger dauert.

AM kann von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden oder Tagen dauern – Geschwindigkeit, Auflösung und Volumen des Materials sind hier wichtige Faktoren.

Additive Fertigungsmaterialien

Es ist möglich, viele verschiedene Materialien zu verwenden, um 3D-gedruckte Objekte zu erstellen. Die AM-Technologie stellt Düsentriebwerksteile aus fortschrittlichen Metalllegierungen her und stellt auch Schokoladenleckereien und andere Lebensmittel her.

• Thermoplaste: Thermoplastische Polymere bleiben die beliebteste Materialklasse für die additive Fertigung. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymilchsäure (PLA) und Polycarbonat (PC) bieten jeweils unterschiedliche Vorteile in unterschiedlichen Anwendungen. Wasserlöslicher Polyvinylalkohol (PVA) wird typischerweise verwendet, um temporäre Stützstrukturen zu schaffen, die später weggelöst werden.
• Metalle: In der additiven Fertigung werden viele verschiedene Metalle und Metalllegierungen verwendet, von Edelmetallen wie Gold und Silber bis hin zu strategischen Metallen wie Edelstahl und Titan.
• Keramik: Eine Vielzahl von Keramiken wurde auch in der additiven Fertigung verwendet, darunter Zirkonoxid, Aluminiumoxid und Tricalciumphosphat. Darüber hinaus werden Glaspulver und Klebstoff abwechselnd zusammengebrannt, um völlig neue Klassen von Glasprodukten zu schaffen.
• Biochemikalien: Biochemische Anwendungen im Gesundheitswesen umfassen die Verwendung von gehärteten Materialien aus Silizium, Calciumphosphat und Zink zur Unterstützung von Knochenstrukturen, wenn neues Knochenwachstum auftritt. Forscher untersuchen auch die Verwendung von Biotinten, die aus Stammzellen hergestellt werden, um alles zu bilden, von Blutgefäßen bis hin zu Blasen und darüber hinaus.

Arten additiver Fertigungsverfahren

Es gibt eine Reihe unterschiedlicher AM-Prozesse mit eigenen Standards, darunter:

• Binder-Jetting
• Gezielte Energiedeposition
• Materialextrusion
• Pulverbettfusion
• Blattlaminierung
• Küpenpolymerisation
• Materialstrahlen

1. Binderdüsen

Das Binder-Jetting-Verfahren verwendet zwei Materialien; ein pulverbasiertes Material und ein Bindemittel. Das Bindemittel wirkt als Klebstoff zwischen Pulverschichten. Das Bindemittel liegt in der Regel in flüssiger Form und der Baustoff in Pulverform vor.

Ein Druckkopf bewegt sich horizontal entlang der X- und Y-Achse der Maschine und trägt abwechselnd Schichten des Baustoffs und des Bindemittels auf. Nach jedem Level wird das zu druckende Objekt auf seine Bauplattform abgesenkt.

Aufgrund der Bindemethode sind die Materialeigenschaften nicht immer für Bauteile geeignet und trotz der relativen Druckgeschwindigkeit kann eine zusätzliche Nachbearbeitung den Gesamtprozess erheblich verlängern.

Wie bei anderen pulverbasierten Herstellungsverfahren liegt das zu druckende Objekt selbsttragend im Pulverbett und wird nach Fertigstellung vom ungebundenen Pulver befreit.

Bildquelle:https://www.additively.com/en/learn-about/binder-jetting

Binder Jetting – Schritt für Schritt

• Das Pulvermaterial wird mit einer Walze über die Bauplattform verteilt.
• Der Druckkopf trägt bei Bedarf den Bindemittelklebstoff auf das Pulver auf.
• Die Bauplattform wird um die Schichtdicke des Modells abgesenkt.
• Eine weitere Pulverschicht wird über der vorherigen Schicht verteilt. Das Objekt entsteht dort, wo das Pulver mit der Flüssigkeit verbunden ist.
• Das ungebundene Pulver bleibt in Position und umgibt das Objekt.
• Der Vorgang wird wiederholt, bis das gesamte Objekt erstellt wurde.

2. Directed Energy Deposition / Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

Directed Energy Deposition (DED) umfasst eine Reihe von Begriffen:„Laser Engineered Net Shaping, Directed Light Fabrication, Direct Metal Deposition, 3D Laser Coating“. Es ist ein komplexeres Druckverfahren, das häufig verwendet wird, um vorhandene Komponenten zu reparieren oder zusätzliches Material hinzuzufügen.

Eine typische DED-Maschine besteht aus einer Düse, die an einem mehrachsigen Arm montiert ist und geschmolzenes Material auf die angegebene Oberfläche aufträgt, wo es sich verfestigt. Der Prozess ähnelt im Prinzip der Materialextrusion, aber die Düse kann sich in mehrere Richtungen bewegen und ist nicht an einer bestimmten Achse befestigt.

Das Material, das dank 4- und 5-Achs-Maschinen aus jedem Winkel aufgetragen werden kann, wird beim Auftragen mit einem Laser- oder Elektronenstrahl aufgeschmolzen. Das Verfahren kann mit Polymeren und Keramiken verwendet werden, wird aber typischerweise mit Metallen in Form von Pulver oder Draht verwendet. Zu den typischen Anwendungen gehören die Reparatur und Wartung von Strukturteilen.

Direkte Energiedeposition – Schritt für Schritt

• A4- oder 5-Achsen-Arm mit Düse bewegt sich um ein festes Objekt herum.
• Material wird aus der Düse auf die vorhandenen Oberflächen des Objekts aufgetragen.
• Das Material wird entweder in Draht- oder Pulverform bereitgestellt.
• Material wird bei der Abscheidung mit einem Laser, Elektronenstrahl oder Plasmalichtbogen geschmolzen.
• Weiteres Material wird Schicht für Schicht hinzugefügt und verfestigt sich, wodurch neue Materialmerkmale auf dem bestehenden Objekt erzeugt oder repariert werden.

3. Materialextrusion

Fuse Deposition Modeling (FDM) ist ein gängiges Materialextrusionsverfahren und ist eine Marke von Stratasys. Das Material wird durch eine Düse gezogen, dort erhitzt und dann Schicht für Schicht aufgetragen. Die Düse kann sich horizontal bewegen und eine Plattform bewegt sich vertikal auf und ab, nachdem jede neue Schicht aufgetragen wurde. Es ist eine häufig verwendete Technik, die bei vielen kostengünstigen Heim- und Hobby-3D-Druckern zu finden ist.

Der Prozess hat viele Faktoren, die die endgültige Modellqualität beeinflussen, aber er hat großes Potenzial und Durchführbarkeit, wenn diese Faktoren erfolgreich kontrolliert werden. Während FDM allen anderen 3D-Druckverfahren darin ähnlich ist, dass es Schicht für Schicht aufgebaut wird, unterscheidet es sich darin, dass Material durch eine Düse unter konstantem Druck und in einem kontinuierlichen Strom hinzugefügt wird.

Dieser Druck muss konstant und bei einer konstanten Geschwindigkeit gehalten werden, um genaue Ergebnisse zu ermöglichen. Materialschichten können durch Temperatursteuerung oder unter Verwendung chemischer Mittel verbunden werden. Das Material wird der Maschine oft in Rollenform zugeführt, wie in der Abbildung gezeigt.

Bildquelle:https://www.additively.com/en/learn-about/fused-deposition-modeling

Materialextrusion – Schritt für Schritt

• Die erste Schicht wird aufgebaut, wenn die Düse Material wo erforderlich auf die Querschnittsfläche der ersten Objektscheibe aufträgt.
• Die folgenden Ebenen werden über den vorherigen Ebenen hinzugefügt.
• Schichten werden bei der Abscheidung miteinander verschmolzen, da sich das Material in einem geschmolzenen Zustand befindet.

4. Pulverbettfusion

Der Pulverbettfusionsprozess umfasst die folgenden häufig verwendeten Drucktechniken:Direktes Metall-Lasersintern (DMLS), Elektronenstrahlschmelzen (EBM), Selektives Wärmesintern (SHS), Selektives Laserschmelzen (SLM) und Selektives Lasersintern (SLS).

Pulverbettschmelzverfahren (PBF) verwenden entweder einen Laser oder einen Elektronenstrahl, um pulverförmige Materialien zu schmelzen und miteinander zu verschmelzen. Elektronenstrahlschmelzverfahren (EBM) erfordern ein Vakuum, können aber mit Metallen und Legierungen zur Herstellung von Funktionsteilen verwendet werden. Bei allen PBF-Prozessen wird das Pulvermaterial über die vorherigen Schichten verteilt.

Es gibt mehrere Mechanismen, um dies zu erreichen, einschließlich einer Walze oder einer Klinge. Ein Trichter oder Vorratsbehälter unter dem Bett sorgt für die Versorgung mit frischem Material. Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) ist dasselbe wie SLS, verwendet jedoch Metalle und keine Kunststoffe.

Das Verfahren sintert das Pulver Schicht für Schicht. Selektives Wärmesintern unterscheidet sich von anderen Verfahren dadurch, dass es einen beheizten Thermodruckkopf verwendet, um das Pulvermaterial zusammenzuschmelzen. Wie zuvor werden Schichten mit einer Walze zwischen den Schmelzschichten hinzugefügt. Eine Plattform senkt das Modell entsprechend ab.

Pulverbettfusion – Schritt für Schritt

• Eine Materialschicht, typischerweise 0,1 mm dick, wird über die Konstruktionsplattform verteilt.
• Ein Laser verschmilzt die erste Schicht oder den ersten Querschnitt des Modells.
• Eine neue Pulverschicht wird mit einer Walze über die vorherige Schicht verteilt.
• Weitere Schichten oder Querschnitte werden verschmolzen und hinzugefügt.
• Der Vorgang wiederholt sich, bis das gesamte Modell erstellt ist. Loses, nicht verschmolzenes Pulver bleibt an Ort und Stelle, wird aber während der Nachbearbeitung entfernt.

5. Blechlaminierung

Blechlaminierungsverfahren umfassen die Herstellung von Ultraschalladditiven (UAM) und die Herstellung von laminierten Objekten (LOM). Bei der Herstellung von Ultraschalladditiven werden Bleche oder Bänder verwendet, die durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden.

Der Prozess erfordert eine zusätzliche CNC-Bearbeitung und Entfernung des ungebundenen Metalls, oft während des Schweißprozesses. Laminated Object Manufacturing (LOM) verwendet einen ähnlichen Schicht-für-Schicht-Ansatz, verwendet jedoch Papier als Material und Klebstoff anstelle von Schweißen. Der LOM-Prozess verwendet während des Druckens eine Schraffurmethode zum einfachen Entfernen nach der Erstellung.

Laminierte Objekte werden oft für ästhetische und visuelle Modelle verwendet und sind für strukturelle Zwecke nicht geeignet. UAM verwendet Metalle und umfasst Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Titan. Das Verfahren hat eine niedrige Temperatur und ermöglicht die Schaffung von Innengeometrien. Der Prozess kann verschiedene Materialien kombinieren und benötigt relativ wenig Energie, da das Metall nicht geschmolzen wird.

Blattlaminierung – Schritt für Schritt

• Das Material wird auf dem Schneidbett positioniert.
• Das Material wird an Ort und Stelle über der vorherigen Schicht mit dem Klebstoff verklebt.
• Die gewünschte Form wird dann per Laser oder Messer aus der Schicht geschnitten.
• Die nächste Ebene wird hinzugefügt.
• Die Schritte zwei und drei können umgekehrt werden und alternativ kann das Material geschnitten werden, bevor es positioniert und verklebt wird.

6. Küpenpolymerisation

Bei der Wannenpolymerisation wird eine Wanne aus flüssigem Photopolymerharz verwendet, aus der Schicht für Schicht das Modell aufgebaut wird. Ultraviolettes (UV) Licht wird verwendet, um das Harz nach Bedarf zu härten oder zu härten, während eine Plattform das hergestellte Objekt nach unten bewegt, während jede neue Schicht aushärtet.

Da bei dem Prozess Flüssigkeit zum Formen von Objekten verwendet wird, gibt es während der Bauphase keine strukturelle Unterstützung durch das Material. Im Gegensatz zu pulverbasierten Verfahren, bei denen die Unterstützung durch das ungebundene Material erfolgt. In diesem Fall ist es oft notwendig, Stützstrukturen hinzuzufügen.

Harze werden mit einem Photopolymerisationsprozess oder UV-Licht ausgehärtet, bei dem Licht mit motorisierten Spiegeln über die Oberfläche des Harzes gelenkt wird. Wenn das Harz mit dem Licht in Kontakt kommt, härtet es aus oder härtet aus.

Photopolymerisation – Schritt für Schritt

• Die Bauplattform wird von der Oberseite des Harzbehälters um die Schichtdicke nach unten abgesenkt.
• Ein UV-Licht härtet das Harz Schicht für Schicht aus. Die Plattform bewegt sich weiter nach unten und zusätzliche Schichten werden auf der vorherigen aufgebaut.
• Einige Maschinen verwenden eine Klinge, die sich zwischen den Schichten bewegt, um eine glatte Harzbasis zu schaffen, auf der die nächste Schicht aufgebaut werden kann.
• Nach Fertigstellung wird das Harz aus dem Bottich abgelassen und das Objekt entfernt.

7. Materialspritzen

Material Jetting erstellt Objekte ähnlich wie ein zweidimensionaler Tintenstrahldrucker. Das Material wird entweder mit einem kontinuierlichen oder einem Drop-on-Demand (DOD)-Ansatz auf eine Konstruktionsplattform injiziert.

Das Material wird auf die Oberfläche oder Plattform gesprüht, wo es erstarrt und das Modell Schicht für Schicht aufgebaut wird. Das Material wird aus einer Düse aufgebracht, die sich horizontal über die Bauplattform bewegt. Maschinen unterscheiden sich in ihrer Komplexität und in ihren Methoden zur Steuerung der Materialabscheidung. Die Materialschichten werden dann unter Verwendung von ultraviolettem (UV) Licht ausgehärtet oder gehärtet.

Da das Material in Tropfen aufgebracht werden muss, ist die Anzahl der verwendbaren Materialien begrenzt. Polymere und Wachse sind aufgrund ihrer viskosen Natur und der Fähigkeit, Tröpfchen zu bilden, geeignete und weit verbreitete Materialien.

Materialstrahlen – Schritt für Schritt

• Der Druckkopf ist über der Konstruktionsplattform positioniert.
• Materialtröpfchen werden bei Bedarf vom Druckkopf auf die Oberfläche aufgebracht, entweder mit einem thermischen oder einem piezoelektrischen Verfahren.
• Materialtröpfchen verfestigen sich und bilden die erste Schicht.
• Weitere Schichten werden wie bisher auf der vorherigen aufgebaut.
• Schichten können abkühlen und aushärten oder werden durch UV-Licht ausgehärtet. Die Nachbearbeitung umfasst das Entfernen von Stützmaterial.

Vorteile der additiven Fertigung

• Die Eintrittskosten sinken weiter
• Sie sparen Materialverschwendung und Energie.
• Prototyping kostet viel weniger.
• Kleine Produktionsläufe erweisen sich oft als schneller und kostengünstiger.
• Sie brauchen nicht so viel Lagerbestand.
• Es ist einfacher, ältere Teile neu zu erstellen und zu optimieren.
• Sie können die Zuverlässigkeit der Teile verbessern.
• Sie können eine Baugruppe in Einzelteile zerlegen.
• Es unterstützt auf einzigartige Weise neue KI-gesteuerte Designmethoden
• Es unterstützt auf einzigartige Weise die Gitterstruktur.

Anwendung der additiven Fertigung

Luft- und Raumfahrt

AM zeichnet sich durch die Herstellung von Teilen mit gewichtssparenden, komplexen geometrischen Designs aus. Daher ist es oft die perfekte Lösung für die Herstellung leichter, starker Luft- und Raumfahrtteile.

Im August 2013 testete die NASA erfolgreich einen SLM-geprägten Raketeninjektor während eines Heißfeuertests, der 20.000 Pfund Schub erzeugte. Im Jahr 2015 genehmigte die FAA das erste 3D-gedruckte Teil für den Einsatz in einem kommerziellen Motor. Die LEAP-Engine von CFM verfügt über 19 3D-gedruckte Kraftstoffdüsen. Laut Aviation Week wurden auf der Paris Air Show 2017 FAA-zertifizierte Boeing 787-Strukturteile aus Titandraht ausgestellt.

Automobil

CNN berichtete, dass das McLaren-Rennteam 3D-gedruckte Teile in seinen Formel-1-Rennwagen verwendet. Die Herstellung eines Heckflügelwechsels dauerte etwa 10 Tage statt fünf Wochen. Das Team hat bereits mehr als 50 verschiedene Teile mithilfe der additiven Fertigung hergestellt.

In der Autoindustrie weckt das Rapid-Prototyping-Potenzial von AM ernsthaftes Interesse, da Produktionsteile auftauchen. Beispielsweise werden Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Auspuffrohren und Pumpenteilen verwendet, und Polymere werden zur Herstellung von Stoßstangen verwendet.

Gesundheitswesen

An der New York University School of Medicine evaluiert eine klinische Studie mit 300 Patienten die Wirksamkeit von patientenspezifischen, mehrfarbigen Nierenkrebsmodellen mittels additiver Fertigung. Die Studie untersucht, ob solche Modelle Chirurgen mit präoperativen Beurteilungen und Anleitungen während der Operation effektiv unterstützen.

Der globale Medizingerätehersteller Stryker finanziert ein Forschungsprojekt in Australien, um mithilfe der additiven Fertigungstechnologie maßgeschneiderte, 3D-gedruckte chirurgische On-Demand-Implantate für Patienten mit Knochenkrebs herzustellen.

Im Allgemeinen nehmen Anwendungen für die additive Fertigung im Gesundheitswesen zu, insbesondere wenn die Sicherheit und Wirksamkeit von AM-gefertigten Medizinprodukten nachgewiesen wird. Auch die Herstellung einzigartiger synthetischer Organe ist vielversprechend.

Produktentwicklung

Da das Potenzial für die Designflexibilität von AM erkannt wird, werden einst unmögliche Designkonzepte nun erfolgreich neu interpretiert. Die additive Fertigung setzt das kreative Potenzial von Designern frei, die jetzt frei von den Einschränkungen arbeiten können, unter denen sie früher gearbeitet haben.

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Häufig gestellte Fragen.

Was ist additive Fertigung?

Die additive Fertigung (AM), auch bekannt als 3D-Druck, ist ein transformativer Ansatz für die industrielle Produktion, der die Herstellung leichterer, stärkerer Teile und Systeme ermöglicht. Wie der Name schon sagt, fügt die additive Fertigung Material hinzu, um ein Objekt zu erstellen.

Was ist ein additiver Fertigungsprozess?

Die additive Fertigung ist ein spezielles 3D-Druckverfahren. Dieser Prozess baut Teile Schicht für Schicht auf, indem Material gemäß den digitalen 3D-Konstruktionsdaten aufgetragen wird. Anstatt beispielsweise ein Werkstück aus einem massiven Block zu fräsen, baut die additive Fertigung das Teil Schicht für Schicht aus Material auf, das als feines Pulver geliefert wird.

Was sind die Arten der additiven Fertigung?

Arten der additiven Fertigung:

1. Binder-Jetting.
2. Gezielte Energiedeposition.
3. Pulverbettfusion.
4. Blattlaminierung.
5. Materialextrusion.
6. Materialstrahlen.
7. Becken-Photopolymerisation.

Was bedeutet additive Fertigung?

Die additive Fertigung ist der Prozess der Erstellung eines Objekts, indem es Schicht für Schicht aufgebaut wird. Es ist das Gegenteil der subtraktiven Fertigung, bei der ein Objekt durch Abschneiden eines festen Materialblocks erstellt wird, bis das Endprodukt vollständig ist.

Welche Produkte werden durch additive Fertigung hergestellt?

Zu den üblichen Anwendungen gehören Umweltkontrollsysteme (ECS), kundenspezifische kosmetische Flugzeuginnenkomponenten, Raketentriebwerkskomponenten, Brennkammerauskleidungen, Werkzeuge für Verbundwerkstoffe, Öl- und Kraftstofftanks und UAV-Komponenten. Der 3D-Druck liefert komplexe, konsolidierte Teile mit hoher Festigkeit.

Warum heißt es additive Fertigung?

Dies ist anders als bei anderen traditionellen Formen des Herstellens oder Schmiedens von Produkten, bei denen Material weggeschnitten oder von einem größeren Objekt entfernt wird, um das Endprodukt zu erhalten. Um die Frage „Warum heißt es additive Fertigung?“ einfach zu beantworten, liegt es daran, dass beim Bauprozess Rohmaterial hinzugefügt statt abgezogen wird.

Ist additive Fertigung dasselbe wie 3D-Druck?

Zwischen den Begriffen 3D-Druck und additive Fertigung gibt es keinen Unterschied. 3D-Druck und additive Fertigung sind Synonyme für denselben Prozess. Beide Begriffe beziehen sich auf den Prozess des Bauens von Teilen durch schichtweises Verbinden von Material aus einer CAD-Datei.

Was bedeutet Stereolithographie?

Stereolithographie (SLA) ist ein additives Fertigungsverfahren, das solide Prototypen, Muster und Produkte aus CAD-Zeichnungen erstellt. SLA ermöglicht den Bau von Prototypen aus massivem Kunststoff, die mit einer CAD-gestützten Laserstrahlkanone gewebt werden.

Was sind die Vorteile der additiven Fertigung?

Vorteile der additiven Fertigung:

• Die Eintrittskosten sinken weiter.
• Sie sparen Materialverschwendung und Energie.
• Prototyping kostet viel weniger.
• Kleine Produktionsläufe erweisen sich oft als schneller und kostengünstiger.
• Sie brauchen nicht so viel Lagerbestand.
• Es ist einfacher, ältere Teile neu zu erstellen und zu optimieren.

Ist Schweißen additive Fertigung?

Die Anwendung des Schweißens in der additiven Fertigung (AM) zur Herstellung metallischer Komponenten ist eines der am schnellsten wachsenden Forschungs- und Entwicklungsinteressen. Die Energiequellen wie Laser-, Elektronenstrahl- und Lichtbogenschweißen werden verwendet, um das Rohmaterial in Pulver- oder Drahtform zu schmelzen und abzuscheiden.

Was ist ein Nachteil der additiven Fertigung?

Nachteile – Die Produktionskosten sind hoch – Durch den Einsatz anderer Techniken als der additiven Fertigung können Teile schneller hergestellt werden, und daher kann die zusätzliche Zeit zu höheren Kosten führen. Außerdem können hochwertige additive Fertigungsmaschinen teuer sein.

Wer hat die additive Fertigung erfunden?

Chuck Hull ist Mitbegründer, Executive Vice President und Chief Technology Officer von 3D Systems. Er ist einer der Erfinder des SLA-3D-Druckers, der ersten kommerziellen Rapid-Prototyping-Technologie und des weit verbreiteten STL-Dateiformats.

Für welche Aufgaben werden additive Technologien eingesetzt?

• Luft- und Raumfahrt. Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist eine Vorreiterbranche für die additive Fertigung und ebnet den Weg zur Serienfertigung.
• Militär &Verteidigung.
• Medizinisch.
• Industrielle Fertigung.
• Automobil
• Leerzeichen.

Was ist der Unterschied zwischen additiver Fertigung und Rapid Prototyping?

Rapid Prototyping bedeutet, in kürzester Zeit einen Prototypen herzustellen. Die additive Fertigung bezieht sich auf alle Herstellungsverfahren, bei denen Produkte durch schrittweises Hinzufügen von Materialien hergestellt werden.

Was ist der Unterschied zwischen generativer Fertigung und additiver Fertigung?

Während das generative Design ausgefeilt genug ist, um mit traditionellen Methoden zu arbeiten, bietet die additive Fertigung der Technologie die meisten Freiheiten. Es ist nicht schwer zu verstehen, warum. Ein Beispiel für ein Teil, das über generatives Design erstellt wurde. Das System optimierte die beiden Designs auf der linken Seite für 3-Achs-Fräsen und Aluminiumguss.

Was ist die Geschichte der additiven Fertigung?

Die additive Fertigung entstand erstmals 1987 mit der Stereolithographie (SL) von 3D Systems, einem Verfahren, bei dem dünne Schichten aus ultraviolettem (UV) Licht empfindlichem flüssigem Polymer mit einem Laser verfestigt werden. Das SLA-1, das erste kommerziell erhältliche AM-System der Welt, war der Vorläufer der einst beliebten SLA 250-Maschine.

Warum wurde der 3D-Druck erfunden?

Die Idee kam Crump 1988, als er versuchte, einen Spielzeugfrosch für seine Tochter zu machen, indem er Kerzenwachs durch eine Klebepistole auftrug. 1989 patentierte Crump die Technologie und gründete zusammen mit seiner Frau Stratasys Ltd., um 3D-Druckmaschinen für Rapid Prototyping oder kommerzielle Fertigung herzustellen und zu verkaufen.

Welche Flüssigkeit wird in der Stereolithographie verwendet?

Die Stereolithographie (oder SLA) ist eine der ältesten 3D-Drucktechniken, die je entwickelt wurde. Dieses additive Herstellungsverfahren wird verwendet, um Harzmaterial mithilfe eines photochemischen Prozesses in 3D zu drucken. Bei diesem SLA-3D-Druckverfahren wird ein Bottich mit flüssigem Fotopolymerharz verwendet, das ausgehärtet werden kann.

Wer hat die 3D-Druckmaschine erfunden?

Charles Hull ist der Erfinder der Stereolithographie, der ersten kommerziellen Rapid-Prototyping-Technologie, die allgemein als 3D-Druck bekannt ist. Die ersten Anwendungen fanden in Forschungs- und Entwicklungslabors und Werkzeugräumen statt, aber heute sind die 3D-Druckanwendungen scheinbar endlos.

Ist die additive Fertigung die Zukunft?

Im Jahr 2021 wird der Fortschritt fortgesetzt, wobei sich große und kleine Softwareunternehmen auf Softwarelösungen konzentrieren, um die Anforderungen additiver Technologien zu erfüllen. Diese Entwicklung wird die nächste Generation von Softwaretools antreiben, die AM in die Industrialisierung vorantreiben wird.

Ist additive Fertigung teuer?

Je nach Prozess- und Bauteildesign können die variablen Kosten bei der additiven Fertigung fünf- bis fünfzigmal höher sein als bei der konventionellen Fertigung, beispielsweise bei der Verarbeitung von Polymeren und Metallen.

Was ist additive Fertigung GE?

GE Additive stellt jetzt Maschinen, Materialien und technisches Design-Know-how bereit und arbeitet mit Kunden zusammen, um ihnen bei der Einführung von Additiven in ihren Unternehmen zu helfen. Maschinen von Concept Laser und Arcam unterstützen bereits Kunden in der Luftfahrt-, Medizin-, Dental- und Juwelierindustrie.

Was ist additives Schweißen?

Die additive Fertigung mit Lichtbogendraht ist ein Verfahren, das automatisiertes Metall-Inertgas-Schweißen (MIG) oder Laser-Heißdrahtschweißen mit 3D-Direktauftragsdruck kombiniert.

Was ist der Unterschied zwischen additiver und subtraktiver Fertigung?

Additive Fertigungsverfahren bauen Objekte auf, indem Material Schicht für Schicht hinzugefügt wird, während bei der subtraktiven Fertigung Material entfernt wird, um Teile zu erstellen.

Wächst die additive Fertigung?

Die additive Fertigung prognostiziert ein globales Marktwachstum 2020-2026. Zwischen 2020 und 2023 soll der globale Markt für additive Fertigung jährlich um etwa 17 Prozent wachsen. Obwohl der Markt für 3D-Druckmaterialien derzeit von Kunststoffen dominiert wird, wird davon ausgegangen, dass Metallmaterialien das Marktwachstum ankurbeln werden.

Wie nachhaltig ist die additive Fertigung?

Als eigenständiges Verfahren stellt die additive Fertigung bereits eine nachhaltigere Produktionsweise dar. Dies zeigt sich insbesondere darin, dass beim 3D-Druck der Einsatz von überschüssigem Material und damit unnötiger Abfall praktisch von vornherein eliminiert wird.

Was ist die größte Herausforderung für die additive Fertigung?

Die Herausforderung besteht darin, die Teile- und Baugruppendesigns zu identifizieren, die von der aktuellen Fertigungstechnologie bestimmt werden, und zu prüfen, ob AM die Leistung verbessern kann. Da AM die Erstellung von Geometrien ermöglicht, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht realisierbar sind, erhöht sich die Designfreiheit.

Was ist additive Fertigung einfach?

Additive Manufacturing (AM) oder Additive Layer Manufacturing (ALM) ist der industrielle Produktionsname für den 3D-Druck, ein computergesteuertes Verfahren, das dreidimensionale Objekte durch Ablagerung von Materialien, normalerweise in Schichten, erzeugt.

Warum wurde die additive Fertigung eingeführt?

Metal Additive Manufacturing oder 3D-Druck bietet die Möglichkeit, komplexe Teile ohne die Designbeschränkungen herkömmlicher Fertigungswege herzustellen.