3D-Druck

Prototyping leicht gemacht

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Einführung

Beim 3D Druck handelt es sich um ein additives Fertigungsverfahren, welches sich insbesondere für den Prototypenbau, Einzelstücke und Bauteile mit komplexer Geometrie eignet. Hier wird ein am Computer erzeugtes 3D Modell in einzelne Schichten unterteilt und dann schichtweise aufgebaut. Je nach verwendetem Druckverfahren können Kunststoffe, Kunstharze oder Metalle 3D gedruckt werden.

Zum aktuellen Stand

Der 3D-Druck von Kunststoffen ist bereits gut erforscht und es gibt zahlreiche Anbieter von 3D-Druckern in unterschiedlichen Preissegmenten. Neben der entstehenden Druckqualität entscheidet der Preis auch über Zuverlässigkeit und Anwenderfreundlichkeit. Die zugehörige Software ist ebenfalls oftmals leicht anwendbar, da die Hersteller nicht nur industrielle Kunden im Fokus haben, sondern auch Hobby-3D-Drucker. Daher ist der Kunststoff 3D-Druck für KMU geeignet. Anmerkung: Die Chancen dass einer Ihrer Mitarbeiter privat einen 3D-Drucker besitzt sind heutzutage relativ hoch.

Der 3D-Druck von Metall (und anderen speziellen Materialien) wird zwar auch schon in der Industrie verwendet, ist aber immer noch aktiver Forschungsgegenstand und die Verwendung nicht trivial. Hier ist tiefgreifendes Verständnis der Werkstoffkunde und des Druckverfahren erforderlich, um einerseits ein geeignetes Material auszuwählen und andererseits dieses fachgerecht zu drucken bzw. handzuhaben. Aufgrund der aktuell verhältnismäßig hohen Komplexität und Anschaffungskosten ist der Einsatz von Metall 3D-Druck in KMU nur bedingt geeignet.

Technologieverbreitung

Prototypen und Demonstratoren vorhanden
Branchenübergreifender Einsatz
KMU geeignet?

Technologiebeschreibung

Zunächst wird ein am Computer erzeugtes, dreidimensionales Modell in ein geeignetes Format, i.d.R. das STL Format, umgewandelt bzw. trianguliert. Durch die Umwandlung wird die Oberfläche des Modells also durch Dreiecke angenähert. Anschließend  wird das Modell durch die sog. „Slicer“-Software in einzelne Schichten unterteilt, welche im Anschluss in einen maschinenlesbaren Code umgewandelt wird. Durch den so erzeugten Code ist der 3D-Drucker in der Lage die einzelnen erzeugten Schichten sequentiell herzustellen.

In welcher Form die jeweiligen Schichten erzeugt werden, hängt vom verwendeten 3D-Druck Verfahren ab. Zwei typische Verfahren sind das FDM (Fused Depostion Modeling), bei dem das Filament (das zu druckende Material) geschmolzen und extrudiert wird und der Stereolithografie (SLA) bei dem entweder Resin durch UV-Strahlen ausgehärtet wird oder Pulver durch Laser bzw. Elektronenstrahlen geschmolzen wird. Je nach Endanwendung müssen 3D-Druckteile nachbehandelt werden (Oberflächengüte, Maßhaltigkeit, Materialeigenschafften)

Chancen für KMU

Schnelle und kostengünstige Fertigung von Prototypen

Fertigung von komplexen Geometrien möglich

Verhältnismäßig geringe Anschaffungskosten (Je nach Verfahren und Anwendungsfall)

Oftmals eine sinnvolle Ergänzung zur bestehenden Infrastruktur

Schrittweise Einführung von 3D Druck

  • Schritt 1: Auswahl des Einsatzgebietes bzw. der Rahmenbedingungen

    Überlegen Sie sich, wofür Sie genau den 3D-Druck anwenden wollen. Wichtige Stichworte sind hier: Material bzw. Werkstoffeigenschaften (Kunststoff/Metall), notwendiger Bauraum, Oberflächengüte und Kenntnisstand der Mitarbeiter. Anmerkung: Sobald Sie in den 3D-Druck von Metall einsteigen, vervielfacht sich der Anschaffungspreis und das notwendige Know-How. Ein guter Kompromiss kann hier eine Ergänzung von 3D-Druck Teilen aus Kunststoff mit traditionell gefertigten Teilen aus Metall sein.

  • Schritt 2: Auswahl des 3D-Drucker und der zugehörigen Software

    Wählen Sie anhand der genannten Rahmenbedingungen einen geeigneten 3D-Drucker aus. Im Bereich KMU fällt die Wahl häufig auf FDM (Fused Deposition Modelling) 3D-Drucker mit Kunstofffilament (z.B. PLA, ABS, PETG). Einsteigermodelle erhalten sie für wenige hundert Euro, während die Premiummodelle sich im unteren fünfstelligen Bereich ansiedeln. Für besondere Fertigungsverfahren (z.B. die Infusion mit Karbonfasern) bzw. den Metall-3D-Druck können sie mit einem sechsstelligen Betrag rechnen. Beachten Sie bei der Auswahl die jeweiligen Beschränkungen der 3D-Drucker hinsichtlich zusätzlich erforderlicher Software.

  • Schritt 3: Arbeitsplatzgestaltung

    Je nach ausgewähltem Druckverfahren müssen Sie den Arbeitsplatz entsprechend gestalten und ggf. PSA (Persönliche Schutzausrüstung) bereitstellen. Die niedrigsten Ansprüche hat hier ein FDM-Drucker für Kunststoffe und die die höchsten der Metall-3D-Druck (Je nach Verfahren sind hier Ganzkörperanzüge mit Atemschutzmaske, Abzugsanlagen uns spezielle Reinigungs- und Nachbereitungsanlagen erforderlich).

  • Schritt 4: Anschaffung und Schulung der Mitarbeiter

    Nachdem der 3D-Drucker angeschafft und der Arbeitsplatz gestaltet wurde, müssen Sie Ihre Mitarbeiter im Umgang mit dem Slicer, der Software des 3D-Druckers und dem 3D-Drucker schulen.

Sie brauchen Unterstützung bei der Einführung von 3D-Druck in Ihrem Unternehmen? Kontaktieren Sie uns!

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