Additive Fertigung beschreibt den industriellen Einsatz des 3D-Drucks, eines computergesteuerten Prozesses, der dreidimensionale Objekte durch das Abscheiden von Materialien, meist in Schichten, erzeugt.
Dieser Artikel ist Teil einer Reihe von häufig gestellten Fragen (FAQs).
Wie funktioniert die additive Fertigung?
Mit Hilfe von Computer Aided Design (CAD) oder mit 3D-Objektscannern kann die additive Fertigung Objekte mit präzisen geometrischen Formen erstellen. Diese werden Schicht für Schicht aufgebaut, was im Gegensatz zur traditionellen Fertigung steht, die oft die spanende Bearbeitung oder andere Techniken zum Entfernen von überschüssigem Material erfordert.
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Additive Fertigungsprozesse
In der additiven Fertigung gibt eine Reihe von genormten Prozessen, darunter:
Binder Jetting
Binder Jetting verwendet einen 3D-Druckkopf, der sich auf den x-, y- und z-Achsen bewegt, um abwechselnd Schichten aus pulverförmigem Material und ein flüssiges Bindemittel als Klebstoff abzuscheiden.
Direkte Energieabscheidung
Die additive Herstellung mit direkter Energieabscheidung (Directed Energy Deposition, DED) kann mit einer Vielzahl von Materialien wie Keramiken, Metallen und Polymeren eingesetzt werden. Ein Laserstrahl, ein Lichtbogen oder ein Elektronenstrahl schmilzt einen meist über einen horizontal beweglichen Arm zugeführten Draht, ein Filament oder ein Pulver, um Material aufzubauen, während sich das Bett vertikal bewegt.
Materialextrusion
Die Materialextrusion verwendet aufgespulte Polymere, die entweder extrudiert werden oder durch eine beheizte Düse gepresst werden, die an einem beweglichen Arm montiert ist. Dadurch entsteht schichtweise geschmolzenes Material, wenn sich die Düse horizontal und das Bett vertikal bewegt. Die Schichten haften durch Temperaturkontrolle oder chemische Bindemittel.
Pulverbettfusion
Die Pulverbettfusion umfasst eine Vielzahl von Fertigungstechniken, darunter das direkte Metalllaserschmelzen, das direkte Metalllasersintern, das Elektronenstrahlschmelzen, das selektive Lasersintern und das selektive Wärmesintern. Elektronenstrahlen, Laser oder Thermodruckköpfe werden eingesetzt, um feine Materialschichten zu schmelzen oder teilweise zu schmelzen, woraufhin überschüssiges Pulver weggestrahlt wird.
Blechlaminierung
Die Blechkaschierung kann in zwei Technologien unterteilt werden: Laminatobjektfertigung und Ultraschall-Additivherstellung. Die Herstellung von laminierten Objekten eignet sich für die Herstellung von Artikeln mit hohen optischen oder ästhetischen Ansprüchen und verwendet abwechselnd Papier- und Klebeschichten. Die Ultraschall-Additivherstellung verwendet das Ultraschallschweißen zum Verbinden von dünnen Blechen; ein Niedrigenergie- und Niedertemperaturverfahren, das für verschiedene Metallen wie Aluminium, Edelstahl und Titan verwendet werden kann.
Polymerisation
Bei der Polymerisation (englisch Vat Polymerisation) wird eine Wanne aus Flüssigharz-Photopolymer verwendet, um Schicht für Schicht ein Objekt zu erzeugen. Spiegel werden verwendet, um ultraviolettes Licht so abzulenken, dass jede Harzschicht durch Photopolymerisation aushärtet.
Draht-Lichtbogen-Fertigung
Die additive Draht-Lichtbogen-Fertigung verwendet Lichtbogenschweißstromquellen und Manipulatoren, um 3D-Formen durch Lichtbogenabscheidung herzustellen. Dieser Prozess verwendet üblicherweise Draht als Materialquelle und folgt einem vorgegebenen Weg, um die gewünschte Form zu erzeugen. Dieses Verfahren der Additivherstellung wird in der Regel mit Hilfe von Roboterschweißanlagen durchgeführt.
Additive Fertigungstechnologien
Additive Fertigungstechnologien lassen sich grob in drei Arten unterteilen:
Die erste davon ist das Sintern, wobei das Material erwärmt wird, ohne verflüssigt zu werden, um komplexe, hochauflösende Objekte zu erzeugen. Das direkte Metall-Lasersintern verwendet Metallpulver, während das selektive Lasersintern einen Laser auf thermoplastischen Pulvern verwendet, so dass die Partikel zusammenkleben.
Die zweite schmilzt die Materialien vollständig, dazu gehört auch das direkte Lasermetallsintern, bei dem mit einem Laser Metallpulverschichten geschmolzen werden, und das Elektronenstrahlschmelzen, bei dem Elektronenstrahlen zum Schmelzen der Pulver verwendet werden.
Die dritte ist die Stereolithographie, bei der ein Verfahren namens Photopolymerisation eingesetzt wird, bei dem ein Ultraviolettlaser in einen Bottich aus Photopolymerharz eingebrannt wird, um drehmomentbeständige Keramikteile herzustellen, die extreme Temperaturen aushalten.
Wer hat AM erfunden?
Eine der ersten Produktionsanlagen für den 3D-Druck wurde von Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute entwickelt, der zwei additive Fertigungsverfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen erfand.