Informationen zu 3D-Druck mit verschleißfesten Kunststoffen

Was ist 3D-Druck?

Mit 3D-Druck bezeichnet man die Herstellung von digital definierten Objekten durch schichtweises Auftragen und Verbinden von Material. Der Begriff 3D-Druck wird häufig als ein umgangssprachliches Synonym für Additive Fertigung verwendet. Additive Fertigungsverfahren stehen im Gegensatz zur subtraktiven Verfahren, wobei Material abgetragen wird, wie zum Beispiel beim Fräsen.

3D-Druck im eigentlichen Sinne bezeichnet die additive Technologie Binder Jetting. Weitere häufig genutzte Synonyme sind Generative Fertigung, Schichtbauverfahren, Additive Fertigungsverfahren sowie die aus dem englischen Sprachgebrauch stammenden Bezeichnungen Additive Manufacturing, 3D Printing und Rapid Prototyping. Zu den bekanntesten 3D-Druck-Verfahren für Kunststoffe gehören unter anderem Selective Laser Sintering (Selektives Lasersintern), Multi Jet Fusion, Fused Deposition Modeling, Stereo Lithography und Material Jetting.

Wie funktioniert 3D-Druck?

Die Herstellung eines Objektes durch ein 3D-Druck Verfahren erfordert mindestens drei Schritte:

1. Das Objekt wird in einer CAD-Datei digital erzeugt und in ein für den 3D-Drucker lesbares Format umgewandelt (z.B. STL)

2. Das Objekt wird schichtweise gedruckt

3. Das fertige Objekt wird gereinigt und gegebenenfalls nachbearbeitet (Glättung, Lackierung, Färbung etc.)

Die genaue Produktionstechnik hängt vom Druckverfahren ab. Es gibt zahlreiche Verfahren, die sich vor allem darin unterscheiden, ob das Material in Form von Pulver, geschmolzenen Kunststoffen oder Flüssigkeit aufgetragen und durch Licht, Luft oder Bindemittel ausgehärtet und verbunden wird. Je nach Anwendung können Kunststoffe, Metalle, Keramiken, Beton, Lebensmittel oder gar organische Materialien mit additiven Technologien verarbeitet werden.

Wofür wird 3D-Druck eingesetzt?

3D-Druck wird für ein breites Spektrum an Anwendungen eingesetzt, die sich zunehmend erweitern. Ob für die Produktion von Protoypen und Modellen oder den Einsatz für die Serienfertigung - die additive Herstellung findet Verwendung in unterschiedlichsten Bereichen: von Kunst und Design bis hin zur Luft- und Raumfahrtindustrie. Neben einfachen Anwenderobjekten und Spielzeug werden 3D-Druck Technologien für den Druck von Bauteilen für die Architektur, komplexen Geometrien für die Apparaturen in wissenschaftlichen Laboratorien und die Herstellung von beanspruchten Maschinenelementen und Ersatzteilen eingesetzt. 

Wozu industrieller 3D-Druck?

Industrieller 3D-Druck wird für die Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Serienteilen eingesetzt. Hierbei werden Materialien verwendet, die je nach industrieller Anwendung besonderen mechanischen Anforderungen gerecht werden müssen - zum Beispiel Flexibilität, Steifigkeit oder Verschleißresistenz.

Der Einsatz von 3D-Druck in der Industrie bewährt sich als besonders wirtschaftlich, da Modelle und Kleinserien im Gegensatz zu üblichen Methoden sehr schnell erstellt, getestet und angepasst werden können, bevor ein Teil in die Serienproduktion geht. Im Gegensatz zu Prototypen, die nur die Geometrien des geplanten Bauteils abbilden, können alle mechanischen Eigenschaften der industriell gefertigten 3D-Druck-Modelle an der Maschine getestet werden.

Für die industrielle Fertigung von Prototypen werden häufig 3D-Druck Services eingesetzt, da die Anschaffung eines industriellen 3D-Druckers sich erst lohnt, wenn Modell und Serien regelmäßig angefertigt werden müssen und das nötige Know-How im Unternehmen vertreten ist. 3D-Druck-Dienstleister verfügen in der Regel nicht nur über die nötige Expertise, sondern auch über mehrere 3D-Drucker, wodurch das am besten geeignete Verfahren für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden kann. Je nach Verfahren ist es außerdem deutlich preiswerter auf einen externen Dienstleister zurückzugreifen, da zum Beispiel im SLS Verfahren regelmäßig große Ladungen von Teilen von unterschiedlichen Kunden hergestellt werden, was die Produktionskosten für die einzelnen Teile und somit auch einzelne Kunden deutlich senkt.

Neben der Herstellung von Prototypen und Kleinserien wird der 3D-Druck in der Industrie immer häufiger auch für die Herstellung von Werkzeug eingesetzt, zum Beispiel für den Spritzguss. Ob Kunststoff, Keramik oder Metall - Additive Fertigung ermöglicht es, beliebige Formen herzustellen, um größere Serien zu produzieren. Im Gegensatz zur herkömmlichen Herstellung von Werkzeug können die Formen so schnell und unkompliziert auf Basis von einer CAD-Datei erstellt und direkt in den Auftrag gegeben werden. Sollten Änderungen vonnöten sein, sind diese mit wenigen Clicks erledigt und die Herstellung eines neuen Werkzeugs erfolgt deutlich schneller und günstiger als durch herkömmliche Verfahren.

3D-Drucker werden zunehmend häufiger von Privatpersonen erworben, um Objekte für den Privatgebrauch zu drucken und die Möglichkeiten von 3D-Druck Technologien auszutesten. Jedoch sind die Möglichkeiten hierbei aufgrund der noch immer sehr hohen Kosten und der in der Regel geringen Qualität der verarbeitbaren Materialien beschränkt. Industrielle 3D-Drucker gibt es für alle Arten von additiven Verfahren, sie können die unterschiedlichsten Materialien verarbeiten und eignen sich besser für die Anforderungen der Industrie.