Additive Manufacturing: die additive Fertigung

Additive Manufacturing oder additive Fertigung ist ein Konzept, bei welchem verschiedene Prozesse benutzt werden, um 3D-Objekte aus 3D-Designs zu erstellen, die zuvor mit Computer Aided Design (CAD) modelliert wurden. Die additive Fertigung kann mit vielen Materialien stattfinden und erfordert kein Werkzeug oder einen Block Rohmaterial, und kann viel schneller durchgeführt werden als herkömmliche Fertigungstechniken. Umgangssprachlich wird Additive Manufacturing auch als 3D-Druck bezeichnet.

Additive Manufacturing vs. subtraktive Fertigung

Die Idee der additiven Fertigung beschreibt einen neuen Weg zur Herstellung von Objekten durch das Hinzufügen von Material, im Gegensatz zu herkömmlichen, subtraktiven Verfahren, wie beispielsweise Schneiden, Bohren und Zerspanen. Diese älteren, konventionelleren Techniken beinhalten das Entfernen von Material von einem anfänglichen Volumen, um die gewünschte Form zu erhalten.Die additive Fertigungsprozesse entfernen viele der anfänglichen Voraussetzungen der traditionellen Fertigung: man braucht kein spezielles Werkzeugdesign (wie Gussformen, Spritzgussverfahren oder Schmiedewerkzeuge) und es müssen auch keine verschiedenen Schritte in den Herstellungsprozessen definiert werden (wie das Zerspanen oder Fräsen). Dies ermöglicht Ihnen, fast sofort von Ihrem 3D-Design auf das physische Objekt zurückzugreifen, kurz gesagt, eine erhöhte Erreichbarkeit und eine wichtige Zeiteinsparung im Produktentwicklungszyklus.

Die wichtigsten 3D-Druck-Verfahren

Alle additiven Fertigungsverfahren arbeiten mit derselben Methode: Das Objekt wird in dünne, horizontale Schichten geschnitten. Aufeinanderfolgende Schichten werden dann hinzugefügt, um das Objekt zu erstellen.

  • Stereolithographie: Durch das Verwenden eines lichtempfindlichen Harzes härtet ein UV-Laser die Bereiche ab, über welche er streift.. 
  • Laser-Pulver-Sintern:  (SLS / DMLS / SLM): Ein Laser erhärtet einen ausgewählten Bereich auf einem Pulverbett (Metall oder Kunststoff) 
  • Pulverspritzverfahren (DMD): Ein Laser härtet ein metallisches Pulver, das direkt in seinen Strahl projiziert wird, auf der vorherigen Schicht. 
  • Harz Projektionsverfahren (Polyjet): UV-Strahlen härten ein photopolymerisierbares Harz, das sich in der Druckdüse befindet. 
  • Fused Deposition Modeling (FDM): Extruderkopf bewegt sich in drei Dimensionen und lagert feine Stränge einer Kunststoffschmelze ab, die sofort zu erhärten beginnt. 
  • Mehrfarbiger Druck durch Projektion eines Bindemittels (Zcorp): Ein Pulver wird lokal durch ein farbiges Bindemittel verfestigt. 

Die Geschichte von Additive Manufacturing

Im Jahr 1984 erfand Charles Hull die Stereolithographie. Im Jahr 1988 vermarktet er die SLA-2502, die erste in Serie gefertigte Maschine. Andere Technologien kamen in dieser Zeit ebenfalls zum Vorschein: im selben Jahr wurde der FDM-Prozess entwickelt. Dann erfand MIT das mehrfarbige Binder-Jet-Verfahren.

In den 1990er Jahren entstanden Pulver-Sinter-Verfahren, und die ersten großen Erfindungen heizten ein wachsendes Interesse an der additiven Fertigung an. Die erste Prothese wurde 1999 in einen Menschen implantiert.

Die 2000er sind ein Synonym für die Expansion und den stark wachsenden Zugang der Technologie für Privatpersonen.

Anwendungen

Die additive Fertigung (auch generative Fertigung) wurde ursprünglich nur für die Herstellung von Prototypen verwendet (zu Beginn “Rapid Prototyping” oder schnelle Prototypisierung genannt), wird nur benutzt, um Funktionsteile in vielen Branchen herzustellen:

  • Medizin: Viele Prothesen und Orthesen werden durch die additive Fertigung aus Harz, Kunststoff oder Metall hergestellt.
  • Luft- und Raumfahrt: Die Designfreiheit, die durch additive Fertigungsverfahren zur Verfügung steht, ermöglicht das Herstellen von Teilen mit komplexen Geometrien, während eine unvergleichlich Ratio zwischen Gewicht und mechanischen Eigenschaften gegeben ist.

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