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Additive Verfahren

„Additive Fertigungsverfahren“ beschreiben die Fertigungstechnik der Schichtbauverfahren, die als Rapid Prototyping bekannt wurden und ihren Siegeszug durch alle Branchen angetreten haben. Diese bieten gegenüber konventionellen Verfahren Kosten-, Zeit- und Konstruktionsvorteile.

  • Das 3D-Drucken ist ein additives Fertigungsverfahren
  • Bauteile werden durch schichtweisen Materialauftrag aufgebaut
  • Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Verfahrensvarianten und Ausgangswerkstoffen
  • Große Materialvielfallt und Materialkombinationen möglich

Vorteile additiver Fertigungsverfahren

  • Große geometrische Gestaltungsfreiheit komplexer Bauteile
  • Wirtschaftliche Fertigungsmöglichkeit von Einzelstücken, Kleinserien und Prototypen
  • Funktions- und Modulintegration in einem Bauteil möglich
  • Individualisierungsmöglichkeit
  • Großes Werkstoffspektrum, angefangen von vielen Metalllegierungen über Kunstoffe bis hin zu Keramiken

Fused Layer Modeling

Das Herstellen eines Bauteils mittels einer pastösen Masse, welche im Strang Schicht für Schicht abgelegt wird, nennt sich Fused Layer Modeling (FLM). Dieses Verfahren, welches laut einer geschützten Markenbezeichnung oft auch Fused Deposition Modeling (FDM) genannt wird, arbeitet meistens mit thermoplastischen Kunststoffen.

3D-Printing

Das selektive Verkleben von Granulaten mittels eines Binders wird als 3D-Drucken (3D-Printing) bezeichnet. Dabei wird ähnlich wie beim Laser-Sintern ein Pulver auf eine Bauplattform aufgetragen und anschließend die Kontur der jeweiligen Schicht mit einem Bindemittel besprüht, welches bei Raumtemperatur aushärtet.

Laminated Object Modeling

Das Ausschneiden von definierten Konturen jeder Schicht, welche aus einer Folie oder einer Platte besteht, beschreibt das sogenannte Layer Laminated Manufacturing (LLM). Dabei werden Papier, Kunststoffe, Metalle oder keramische Materialien verbunden und mittels eines Lasers, Messers oder Fräsers entlang einer Kontur Schicht für Schicht ausgeschnitten. Verbunden werden die Lagen durch Kleber, Ultraschall, Löten oder Diffusionsschweißen.

Polymerisation/ Stereolithografie

Die Polymerisation eines monomeren Harzes ermöglicht die Herstellung hochdetaillierter Bauteile. Dabei wird ein flüssiges Harz (Epoxid, Acryloder oder Vinylether) mittels ultravioletter Strahlung, Schicht für Schicht ausgehärtet. Aktuell werden Schichtdicken mit 16µm erreicht, wodurch eine sehr glatte Oberfläche entsteht.

Lasersintering/ -melting

Verfahren wie das Laser-Sintern (LS), das Laser-Schmelzen (LPBF) und das Elektronenstrahl-Schmelzen (EBM) werden von verschiedenen Herstellern angeboten und funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip. Dabei wird eine Bauplattform mit einer dünnen Lage Metall-, Kunststoff- oder Keramikpulver beschichtet und dieses mittels eines Lasers oder Elektronenstrahls konturweise aufgeschmolzen. Anschließend fährt diese Bauplattform eine Schichtdicke herunter und der sogenannte Beschichter verteilt weiteres Pulver, um die nächste Schicht an- oder aufzuschmelzen.

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