THE FUTURE OF MAKING | 3D-DRUCK

Additive Fertigung

Mit der Ermöglichung der werkzeuglosen Produktherstellung, auf der Grundlage von CAD- und 3D-Druck Software, revolutioniert das additive manufacturing „The Future of Making“

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Was ist additive Fertigung?

Bei der additiven Fertigung, die auch als „additive manufacturing“ oder 3D-Druck bekannt ist, werden Produkte auf Grundlage von 3D-CAD-Daten werkzeuglos hergestellt. Im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der Material abgetragen wird, entsteht das Endprodukt hier durch den Aufbau von Materialschichten.

Wer nutzt additive Fertigung?

Die additive Fertigung wird insbesondere im Architekturbereich und in der Baubranche eingesetzt. Aufgrund der präzisen Darstellung der 3D-Modelle hat sie die manuelle Entwurfserstellung bei Bauzeichnern und Gebäudeplanern bereits weitestgehend ersetzt. Ingenieure können kleinste geometrische Formen erstellen und komplexe Produktteile individuell anpassen. Deswegen arbeiten Produktionsriesen wie General Motors und Airbus mit Autodesk.”

Anwendungsbeispiele der additiven Fertigung

  • Leichtbaukomponenten

    3D-Drucktechnologie trägt schon seit Jahren zur Beschleunigung der Produktion von Leichtbaukomponenten bei. Durch die Gewichtsreduzierung eines additiv gefertigten Bauteils bei gleichbleibender Qualität, hat sich die additive Fertigung im Industriebereich etabliert.

  • Maßgeschneiderte Komponenten

    Hersteller können in kürzester Zeit benutzerdefinierte Lösungen entwickeln und Kundenwünsche individuell umsetzen. Durch die werkzeuglose Herstellung können Produkte selbst im Rahmen der Serienanfertigung kostengünstig und ressourcenschonend personalisiert werden.

  • Bedarfsgesteuerte Produktion

    Während die additive Fertigung ursprünglich für die Herstellung von Prototypen eingesetzt wurde, liefern viele Unternehmen mittlerweile zuverlässige, im 3D-Druckverfahren hergestellte Fertigprodukte sowohl für kommerzielle als auch für industrielle Anwendungen.

Software für die additive Fertigung

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Welche additiven Fertigungsverfahren gibt es?

Welches additive Fertigungsverfahren zum Einsatz kommt, hängt vom eingesetzten Material und den jeweiligen Produktanforderungen ab.

  • STEREOLITHOGRAFIE

    Eine fotopolymere Flüssigkeit wird in einem Bad mittels fokussiertem UV-Licht ausgehärtet, das die Werkstücke Schicht für Schicht aufbaut. So entsteht eine Endoberfläche mit hoher Detailgenauigkeit.

  • BINDER JETTING

    Die Schichten verbinden sich dann zu einem festen Rohling. Bei diesem Schichtungsverfahren funktioniert der Drucker wie ein Tintenstrahldrucker, der anstelle von Tinte, mit Klebstoff arbeitet und so vollfarbige Prototypen herstellen kann.

  • MATERIALSTRAHLEN

    Wird dort eingesetzt, wo Oberflächenbearbeitung und Formtests erforderlich sind. Ein Druckerkopf trägt nach und nach fest werdende Schichten von UV-härtendem Material auf und formt so Prototypenentwürfe.

  • MATERIAL-EXTRUSION

    Beim sogenannten „Fused Deposition Modeling“ wird ein 3D Objekt aus einem geschichteten CAD-Modell entwickelt. Dazu wird ein Kunststoffmaterial per Extrusion mittels einer beheizten Düse aufgebracht.

  • POWDER BED FUSION

    Sowohl beim Laserstrahlschmelzen als auch beim Elektronenstrahlschmelzen werden die jeweiligen Materialien (beispielsweise Metalle) in Pulverform miteinander verschmolzen. Diese Technik wird für Kreisläufe, Strukturen und Bauteile verwendet.

  • BOGENKASCHIERUNG

    Bei der sogenannten Bogenkaschierung werden Metall- oder Papierbänder durch Ultraschallschweißen bzw. Verkleben miteinander verbunden. Die Endform wird durch weitere Materialabtragungsverfahren fertiggestellt.

  • DIRECTED ENERGY DEPOSITION

    Dieses Verfahren wird auch “directed energy deposition” genannt und dient zur Reparatur oder Beschichtung fertiger Komponenten durch die Extrusion von laseraufgeschmolzenem Material – meist Metallpulver – mittels einer mehrachsigen Düse auf die Druckoberfläche.

  • METALLGUSS

    Dank dem Einsatz von Software für generatives Design und Simulation bei der Herstellung von komplexen Metallbauteilen profitieren Hersteller mehr von bewährten Metallgussverfahren.

Erfahren Sie, wie Unternehmen die Autodesk-Software für die additive Fertigung einsetzen

  • Großflächendruck

    MAMBO

    Dank des 3D-Verbunddrucks konnte Moi Composites ein komplettes Boot aus durchgängig gedrucktem Glasfaserbund produzieren. Lernen Sie mehr über den innovativen und einzigartigen 3D-Druckprozess.

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  • Die Baubranche neu gestalten

    LASIMM

    LASIMM wurde entwickelt, um die Kosten zu senken, die Effizienz zu steigern und die Produktion flexibler zu machen. Dies sind die wichtigsten Säulen zur Verbesserung der industriellen Wettbewerbsfähigkeit Europas.

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  • Propeller im 3D-Druck

    RAMLAB

    Das RAMLAB des Hafens Rotterdam und Autodesk produzieren die weltweit erste additiv gefertigte, zertifizierte Schiffsschraube.

    Bericht lesen (Englisch)

Designprozess in der additiven Fertigung

Das additive manufacturing ist mit einer eigenen Designtechnik verbunden. Der Prozess des generativen Designs beginnt mit der Modellierung eines 3D-Teils, das Sie mithilfe einer CAD-Software erstellen. Autodesk’s Fusion 360 deckt den gesamten Prozess, von der Erstellung der Simulation, bis hin zum fertigen 3D-Modell ab. Sie können in Fusion erstellte Modelle auch mit anderen Produkten von Autodesk, wie Inventor oder AutoCAD, verbinden.

WEITERE INFORMATIONEN

Trends der additiven Fertigung

Das additive Manufacturing hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Dank der intensiven Forschung in dem Bereich, steigt die Zahl der 3D-druckfähigen Materialien. Die Einsatzfähigkeit von Hartmetallen sowie die stetige Entwicklung von Hard- und Software, führen zu einer nachhaltigen Produktion mit geringeren Stückkosten bei gleichbleibender Qualität.

Ressourcen und Werkzeuge für die additive Fertigung

Weitere Informationen zur additiven Fertigung finden Sie in diesen Blogs, Anleitungen, Tipps und Lernprogrammen.

Nutzen Sie die zusätzliche additive Fertigungstechnologie innerhalb von Fusion 360.

Mit der Fusion 360 Additive Build Extension können Sie 3D-Druckparameter auswählen, Bauteile automatisch auswählen und vollständig assoziative Stützstrukturen erstellen. So wird die Programmierung effizienter. Außerdem können Sie innerhalb derselben Fusion-360-Umgebung subtraktive Fertigungsvorgänge erstellen, um präzise Eigenschaften zu bearbeiten und eine qualitativ hochwertige Oberflächenbehandlung zu erzielen.

WEITERE INFORMATIONEN

Häufig gestellte Fragen zur additiven Fertigung

Nachfolgend finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen, die uns zum Thema additive Fertigung und Autodesk-Software gestellt werden.

Die additive Fertigung wird eingesetzt, um leichtere, stärkere Bauteile und Systeme mit viel höherer Effizienz herzustellen. Sie wird in den folgenden Branchen eingesetzt:

  • In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie ermöglicht additive Technologie die schnelle Herstellung leichterer und stärkerer Bauteile
  • Im Gesundheitswesen können Implantate und andere Prothesen hergestellt werden
  • In der Zahnmedizin und Orthopädie können Implantate exakt in den passenden Größe für die einzelnen Patienten (die naturgemäß sehr individuell sind) kostengünstig angefertigt werden
  • In der Schmuckherstellung können komplexe und ausgefeilte Designs problemlos umgesetzt werden
  • Für die Kleinserienproduktion in allen Branchen, die niedrige Stückzahlen benötigen oder für die Rapid Prototyping Vorteile bietet, beispielsweise bei der Herstellung von Mundstücken für Musikinstrumente und der Komponentenfertigung
  • Für die Werkzeugreparatur: Werkzeuge aufzuarbeiten und zu reparieren ist umweltfreundlich und kostengünstig

Das werkzeuglose Erstellen von 3-D-Modellen mithilfe von CAD-Software hat viele Vorteile, sowohl für private und Hobby-user als auch für die Industrie. Designern werden im Prozess quasi keine Grenzen mehr gesetzt und Entwürfe können über die Cloud direkt an Dritte weitergesendet werden. Änderungen können direkt am Computer vorgenommen werden, noch bevor der erste Prototyp ausgedruckt wurde. Ein bereits gedrucktes Modell können ausstellen oder an Dritte weitergeben, sich Feedback einholen und darauf basierend, das Produkt personalisieren oder anpassen. Da keine Werkzeuge benötigt und weniger Material verwendet wird, sind sowohl die Zeit- als auch die Kostenersparnis bei der additiven Fertigung enorm.

Bei der additiven Fertigung, auch 3D-Druck genannt, wird Material hinzugefügt, um ein Objekt zu erstellen. Maschinen bringen das Material Schicht für Schicht in präzisen geometrischen Formen auf; mittels computergestützter Konstruktionssoftware oder 3D-Objektscannern werden Modelle erstellt, die die Hardware steuern.

Bei der additiven Fertigung wird eine Vielzahl von Materialien verwendet, darunter Metalle, Keramik und Glas. Jedes Material hat seine eigenen Vorteile und Anwendungsbereiche. Pulver für den 3D-Druck von Metallen können von Titan über Legierungen bis zu Edelmetallen wie Gold reichen. Polymere (einschließlich ABS, PLA, PVA und Polycarbonat) und Metalle (Gold, Edelstahl, Silber, Stahl, Titan) sind zwei der am häufigsten verwendeten Materialien. Viele andere Materialien können ebenfalls verwendet werden, darunter Keramik, Glas, Harz und möglicherweise sogar menschliche Zellen.

3D-Druck ist ein benutzerfreundlicherer Begriff, der zunehmend häufiger verwendet wird als der Begriff additive Fertigung. Es gibt jedoch einige feine Unterschiede, und der Begriff „additive Fertigung“ kann auch für andere Prozesse wie Rapid Prototyping verwendet werden, während „3D-Druck“ restriktiver ist.

Die beiden Begriffe können am besten wie folgt definiert werden:

  • 3D-Druck: Fertigung von Objekten durch Auftragen eines Materials mithilfe eines Druckkopfs, einer Düse oder einer anderen Druckertechnologie
  • Additive Fertigung: Erstellen von Objekten aus 3D-Daten, in der Regel Schicht für Schicht

Kleine, mittelständische und große Unternehmen profitieren von der erhöhten Präzision und der damit einhergehenden Qualitätssteigerung der Produkte, die der Einsatz von CAD und 3D Druck Software im Rahmen des additiven Fertigungsverfahrens, mit sich bringen. Dank der konstruktiven Flexibilität muss ein Bauteil nicht mehr für alle Anwendungen passen, was zu niedrigeren Prozesskosten führt. Kundenwünsche können individuell umgesetzt und Änderungen ohne Zeitverlust direkt vorgenommen werden. Werkzeuge, die im 3-D-Druck Verfahren hergestellt wurden, sind schon nach wenigen Tagen einsatzbereit, Gesamtproduktionszeiten verkürzen sich und Lieferengpässe werden vermieten. Da das in der Maschine verbleibende Pulver für das nächste Projekt wiederverwendet werden kann, reduziert sich auch der Materialabfall, der im herkömmlichen Herstellungsprozess bis zu 90% des Produkts ausmachen kann, da Material dort nicht aufgebaut, sondern abgetragen wird, um das Endprodukt herzustellen.