3D-Druck – Der neue Weg zu Ihrem Bauteil

Die Technologie des 3D-Druck bietet in der heutigen Fertigung grenzenlose Möglichkeiten, die sich für viele Bereiche eignen. Die 3D-Druckverfahren zählen zum Verfahren der additiven Fertigung. Sie finden vor allem beim Rapid-Prototyping (Prototypenbau) erfolgreich Anwendung und sind maßgeblicher Bestandteil der Modellfertigung und der Geschäftsentwicklung in diesem Bereich. 3D-Druck bezeichnet alle Fertigungsverfahren, bei denen ein dreidimensionales Werkstück (das sog. „3D-Objekt“) Schicht für Schicht mit Material aufgebaut wird. Der Aufbau der Schichten erfolgt computergesteuert. Der Werkstoff, mit dem das Material aufgetragen und somit das 3D-Objekt erzeugt wird, ist dabei je nach Verfahren flüssig oder fest. Die Maße, die Geometrie sowie die Form des Werkstücks sind durch das CAD-Modell vorgegeben. Somit lassen sich fast alle im CAD-Programm erzeugten Gegenstände dreidimensional additiv fertigen. Beim Aufbau der Schichten wird entweder das Material, aus dem der Gegenstand gefertigt wird, je nach Verfahren gehärtet oder geschmolzen. Bei heutigen 3D-Druckverfahren lassen sich Werkstücke aus Metall, Kunststoff, Keramiken, Kunstharze und teilweise aus Carbon und Grafit drucken. Eine Gussform ist für den direkten Druck, zusätzlich zur eingesetzten Maschine, nicht notwendig. Ein großer Vorteil, da somit keine separat benötigte Form für das Werkstück benötigt und hergestellt werden muss. Dies spart Kosten und vor allem Zeit. Bei Marcus Maier Werkzeug- und Vorrichtungsbau in Nürnberg verwenden wir die FDM-Technologie. FDM steht für Fused Deposition Modeling („Schmelzschichtung“). Dieses Fertigungsverfahren erzeugt ein Werkstück mit schichtweise mit geschmolzenem Kunststoff oder Metall. Das Verfahren wurde bereits in den 1980er Jahren von Scott Crump entwickelt und erstmals in den 1990er Jahren zu kommerziellen Zwecken angewendet. Die Abkürzung „FDM“ bzw. die Bezeichnung „Fused Deposition Modeling“ sind urheberrechtlich durch die Firma Stratasys geschützt. Das Funktionsprinzip bei FDM ist ähnlich wie bei einem herkömmlichen Drucker aus dem Computerbereich. Zunächst wird ein Raster von Punkten auf einer Fläche aufgetragen, nur dass die Punkte in diesem Fall durch die Verflüssigung von Kunststoff (durch Erwärmung) mit einem Extruder (Düse) erzeugt werden. Anschließend beginnt sofort der Aushärtungsprozess des Kunststoffes an der Stelle, an der der Kunststoff aufgetragen wurde. Somit lassen sich mit wiederholenden Bewegungen dreidimensionale Körper und Objekte erzeugen. Die Form entsteht dabei schichtweise. Je nach Verfahren fährt der Extruder die Geometrie des Werkstückes Schicht für Schicht ab oder der Maschinentisch, auf dem das Werkstück entstehen soll, bewegt sich. Die Dicke einer Schicht ist unterschiedlich und liegt im Durchschnitt bei diesem Verfahren zwischen 0,025 mm und 1,25 mm. Herstellbar sind Vollkörper und Hohlkörper. Zum Einsatz kommen im Bereich der Kunststoffe Thermoplaste, Polypropylen, Polyactid, ABS, PETG und PE. Ein praktischer Vorteil von 3D-Druckern nach dem FDM-Verfahren ist, dass Sie zur Steuerung der Anlage über sogenannte „Slicer“ in der Industrie gängige 3D-CAD-Dateiformate (z. B. STL- oder OBJ-Dateien) verwenden können. Dies vereinfacht den Fertigungsprozess mit einem 3D-Drucker und schafft so die Voraussetzungen, das praktisch fast alle dreidimensionalen Formen leicht und ohne viel Aufwand gedruckt werden können.