3D-Druck im Maschinenbau

Weltweit ist der 3D-Druck auf dem Vormarsch, so dass Experten bereits von einer vierten industriellen Revolution durch 3D-Druck sprechen. Vor allem auch für den Einsatz von 3D-Druck im Maschinenbau ergibt sich ein gesteigertes Potenzial, vor allem aufgrund der hohen Materialeffizienz und den Möglichkeiten der werkzeuglosen Produktion. Große Bauteile müssen nicht kostenintensiv von der Produktionsstätte expediert werden, sondern werden direkt am Einsatzort produziert. Dabei können Funktionsteile aus dem 3D Drucker am Stück gefertigt werden, ebenso wie im hybriden Verfahren auf bestehende Körper gedruckt werden.

Durch die Technologie des 3D-Drucks sind nun auch komplexe geometrische Formen möglich, die mit anderen Verfahren nach der Produktion erst zusammengefügt werden müssen. Großkonzerne haben bereits erfolgreich ganze Schaufeln für Gasturbinen anfertigen können und andere große Bauteile.

Für Unternehmen ergeben sich neben allen technischen Vorteilen der additiven Fertigung auch grundlegend neue Möglichkeiten für Geschäftskonzepte. Neue Branchen entstehen, die allgemein als Industry 4.0 bezeichnet werden, neue Anbieter spezialisieren sich derzeit vermehrt im Bereich additive Fertigung. Neben einer Bündelung von Kompetenzen profitieren die Abnehmer der 3D-Druck Maschinenbau – Werkstücke auch von digitalisierten Bestellvorgängen. Der Kunde erhält zügig sein Bauteil, den Prototypen oder das additiv gefertigte Werkzeug.

3D-Druck im Maschinenbau - Funktionsteile aus dem 3D Drucker

Für die Produktion können Materialien so zusammengestellt werden, dass gewünschte Eigenschaften entstehen. Beim 3D- Metalldrucken kommen häufig Legierungen zum Einsatz, aufgrund der beim Druck erzeugten hohen Temperaturen ist ebenfalls ein Drucken mit Keramikpulver möglich. Besonders hervorzuheben ist die Gewichtsreduktion der Funktionsteile aus dem 3D Drucker, die durch individuelles Einstellen der Innenfüllung erreicht wird. Ab einem bestimmten Winkel werden grundsätzlich Stützstrukturen benötigt, die nach dem Druck entfernt werden müssen. Bei Druckern mit Mehrfachextrudern können diese Stützen etwa aus wasserlöslichen Stoffen erzeugt werden, so dass sie sich nach der Produktion sehr leicht entfernen lassen.

Die Oberflächenstruktur der Werkstücke kann individuell an die jeweiligen Anforderungen angepasst, außerdem flexibel variiert werden. Auch nachträglich kann die Oberfläche durch verschiedene Verfahren nachbearbeitet werden, je nach eingesetztem Werkstoff sind alle herkömmlichen Behandlungen möglich. Werden Objekte in Formgedächtnislegierung erzeugt, nehmen diese unter vordefinierten Bedingungen stets ihren ursprünglichen Zustand wieder ein. Aufgrund ihres gesteigerten Arbeitsvermögens kommen thermische Formgedächtnislegierungen immer öfter als Stellantrieb zum Einsatz, zum Beispiel bei Elektromotoren mit nachgeschaltetem Getriebe oder allgemein zum Öffnen und Schließen von Klappen. Die größten Vorteile gegenüber konventionellen Antrieben sind eine geringere Größe, sowie verringertes Gewicht.

3D-Druck für Prototyping

3D-Druck im Maschinenbau in puncto Effizienz und Nachhaltigkeit

Werden Funktionsteile additiv gefertigt, entsteht weniger Abfall bei der Produktion. Dadurch können hohe Kosten in der Abfallentsorgung eingespart werden, überschüssiger Werkstoff wird einfach verlustfrei für den nächsten Druck verwendet. Da sich das für den Druck verwendete Metall- oder Keramikpulver in einer speziellen Druckkammer unter Schutzatmosphäre befindet, bleiben alle ursprünglichen Eigenschaften komplett erhalten.

Ersatzteile für Maschinen können mit modernen Multifunktionsdruckern, die auch mit CNC Fräsen oder Elementen aus der Robotik kombiniert werden können, einfach vor Ort in der Produktionsstätte gefertigt werden. Wartezeiten für die Lieferung und teurer Einkauf entfallen. Global agierende Unternehmen wie Airbus stellen Ihren Kunden lizensierte Ersatzteile zum Beispiel in einer Datenbank zur Verfügung, die mit spezieller Software gegen Fremdzugriff geschützt ist. Logistisch gesehen ist dies äußerst effizient.

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