Was ist Rapid Manufacturing?

Unter Rapid Manufacturing werden in der Industrie Verfahren verstanden, bei denen Bauteile durch eine Fertigung ohne Werkzeuge direkt aus vorliegenden CAD-Daten erstellt werden. Für das im Deutschen auch als Schnelle Fertigung bezeichnete Verfahren werden hauptsächlich Kunststoffe, aber auch Glas, Metall und Keramik eingesetzt. Die Vorteile von Rapid Manufacturing gegenüber konventionellen Fertigungslösungen sind unter anderem:

  • geringe Produktionskosten
  • schnelle Verfügbarkeit der Bauteile
  • Herstellung kompliziertester Geometrien

Womit wird die schnelle Fertigung durchgeführt?

Zur Beantwortung der Frage „Was ist Rapid Manufacturing?“ muss man zunächst einen Blick auf die Fertigungsverfahren werfen. Zu den am weitesten verbreiteten Lösungen gehört der 3D-Druck durch das sogenannte Fused Deposition Modeling (FDM). Dieses Verfahren wurde in den späten 1980er Jahren durch S. Scott Crump entwickelt und seit den 1990er Jahren im industriellen Massstab angewendet. Beim FDM Druck wird verflüssigter Kunststoff mittels einer Düse schichtweise auf eine Arbeitsplattform aufgetragen. Auf diese Art und Weise können komplexe geometrische Körper erstellt werden. Andere 3D-Druck Verfahren finden im Bereich der schnellen Fertigung zwar auch Verwendung, sind aber längst nicht so weit verbreitet wie das einfache, vergleichsweise kostengünstige FDM Druckverfahren.

Was unterscheidet Rapid Manufacturing von Rapid Prototyping?

Während es bei der eigentlichen Prozessdurchführung, dem 3D-Druck, keine Unterschiede zwischen den beiden Verfahren gibt, richtet sich die schnelle Fertigung ausschliesslich nach den Anforderungen von Endverbrauchern – die gefertigten Teile gehen also direkt in den Einsatz beziehungsweise werden zu einem vollständigen Produkt montiert. Beim Rapid Prototyping hingegen werden Modelle oder Prototypen hergestellt, die vorrangig Demonstrations- oder Forschungszwecken dienen.

In welchen Bereichen werden Produkte aus der schnellen Fertigung eingesetzt?

Gedruckte Produkte finden sich in den unterschiedlichsten Branchen. Im medizinischen Bereich stammen unter anderem Knochenimplantate oder Dentalbrücken aus der schnellen Fertigung. Auch Schmuckstücke, hier insbesondere Unikate nach Kundenvorstellung, werden heute bereits per FDM Druck hergestellt. Doch der wichtigste Anwender von Produkten aus der schnellen Fertigung ist mit weitem Abstand die technisch-gewerblich orientierte Industrie. Im Flugzeugbau ist die schnelle Fertigung weit verbreitet. Die gedruckten Teile sparen gegenüber herkömmlich gefertigten Pendants bis zu 50 % Gewicht, ausserdem lassen sich im Drucker bionisch inspirierte Beuteile erstellen, die durch mechanische Fertigung gar nicht mehr machbar wären.

Konventionelle und schnelle Fertigung im Vergleich

Am Anfang eines jeden Produkts steht eine Idee. Nicht mehr als ein paar gute Einfälle, die anschliessend im Designprozess grafisch und konzeptuell umgesetzt werden. Vom Design geht es anschliessend in die Konstruktion, wo das entwickelte Konzept konkretisiert und technisch umsetzbar auf virtueller, digitaler Ebene geplant wird. Nach dem Konstruktionsprozess beginnt bereits der Unterschied zwischen klassischer und schneller Fertigung. Bei der klassischen Fertigung erfolgt nach der Konstruktion der Betriebsmittelbau, bei dem auf spezialisierten Maschinen Vorrichtungen oder Werkzeuge hergestellt werden müssen. Mit diesen Vorrichtungen beziehungsweise Werkzeugen beginnt dann auf anderen Maschinen die eigentliche Fertigung des Produktes. In vielen Fällen folgt nach der Fertigung noch eine Montage der einzelnen Teile zu einer anwendertauglichen Baugruppe. Erst nach diesem Schritt kann das Produkt dann schliesslich für seinen Bestimmungszweck eingesetzt werden.
Die schnelle Fertigung umgeht den extrem teuren und langwierigen Zwischenschritt des Betriebsmittelbaus. Nach der Konstruktion können die Daten direkt gefertigt werden, da weder Vorrichtungen noch Werkzeuge zur Fertigung benötigt werden. Bei diesem Vergleich wird schnell klar, welche Vorteile die schnelle gegenüber der konventionellen Fertigung aufweist.

Wofür eignet sich die schnelle Fertigung am besten?

Ein sich seit Jahren abzeichnender Trend ist der Wunsch nach Produktvielfalt. Auf individuelle Bedürfnisse hin zugeschnittene Erzeugnisse und spezielle Nischenprodukte bringen starke Umsätze – und fordern gleichzeitig die Durchführung von Kleinserienfertigung oder individualisierter Produktion. Hier kann punkten, wer eine schlanke Fertigung mit kleinstem Aufwand für die Produktionsvorbereitung und mit minimalstem Arbeitskräfteeinsatz aufstellt. Und so die vom Verbraucher gewünschten, individuellen Artikel zu akzeptablen Kosten herstellen kann.
Auch die Herstellung von fast jeder beliebigen Geometrie macht die schnelle Fertigung in vielen Branchen zu einer überaus interessanten Alternative. Gerade im medizinischen Bereich werden häufig komplexeste Geometrien mit inneren Strukturen benötigt, unter anderem als Knochenersatz oder Implantate. Mit der schnellen Fertigung lassen sich hier naturnahe Produkte erzeugen, die mit klassischen Verfahren wie Drehen, Fräsen oder Erodieren schwer bis gar zu realisieren sind.

DM3 professioneller 3D-Drucker

Rapid Manufacturing mit dem DM3