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Was ist die additive Fertigung?
Die additive Fertigung, die oft auch als 3D-Druck bezeichnet wird, ist ein Verfahren zur Erstellung von physischen (also dreidimensionalen) Objekten durch das schichtweise Auftragen von Material, ausgehend von einem digitalen Modell. Im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der das Endprodukt durch das Abtragen von Material aus einem Rohteil entsteht, wird bei der additiven Fertigung Material hinzugefügt, um das Endprodukt zu erzeugen. Ausgangspunkt des 3D-Drucks ist ein digitales CAD-Modell, das von einer Slicer-Software in eine Vielzahl von Schichten geschnitten wird, welche die Materialschichten darstellen, die zum Aufbau des Teils benötigt werden.
Verschiedene Arten der additiven Fertigung
In der additiven Fertigung kommen je nach verwendeten Maschinen, Materialien und Anforderungen an das Produkt verschiedene Verfahren zur Anwendung.
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STEREOLITHOGRAFIE
Ein lichtaushärtender flüssiger Kunststoff in einer Wanne wird schichtweise durch fokussiertes UV-Licht ausgehärtet. Die Werkstücke werden Schicht für Schicht aufgebaut und erhalten eine hohe Detailgenauigkeit.
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BINDER JETTING
Ein pulverförmiges Ausgangsmaterial wird gehärtet, indem es an ausgewählten Stellen mit einem Binder aus einem Druckerkopf verklebt wird. Auch hier wird das Bauteil schichtweise aufgebaut.
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MATERIAL JETTING
Ein Druckerkopf, der dem eines Tintenstrahldruckers ähnlich ist, trägt nach und nach Schichten von Kunststoffmaterial auf, das unter UV-Licht aushärtet, und formt so Modelle oder Prototypen.
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MATERIAL-EXTRUSION
Ein gängiges 3D-Druckverfahren ist „Fused Deposition Modeling“. Hierbei wird Kunststoffmaterial per Extrusion aus einer beheizten Düse schichtweise zu einem 3D-Modell aufgebaut.
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LASERSINTERN
Pulverförmige Kunststoffe oder Metalle werden durch fokussierte Laserstrahlen verschmolzen. Nach dem Sintern einer Schicht wird eine weitere Schicht Pulver aufgebracht usw. Geeignet für technische Bauteile.
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LAMINATED OBJECT MANUFACTURING
Ein Bauteil wird aus Schichten aus Papier oder Metall aufgebaut. Jede neue Schicht wird auf die vorhandene Schicht laminiert und dann die Kontur geschnitten. Danach wird die nächste Schicht aufgebracht usw.
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DIRECTED ENERGY DEPOSITION
Dient der Reparatur oder Beschichtung vorhandener Werkstücke durch die Extrusion von laseraufgeschmolzenem Material – meist Metallpulver – aus einer mehrachsig gesteuerten Düse auf die Bauteiloberfläche.
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METALLGUSS
Mit Software für generatives Design und 3D-Druck lassen sich Formen für den Guss komplexer Metallbauteile erzeugen. So kann die Fertigungsindustrie einen größeren Nutzen aus dem bewährten Metallguss ziehen.
Wie wird die additive Fertigung heute genutzt?
LEICHTBAUKOMPONENTEN
Die additive Fertigung wird nicht nur für den Bau von Modellen und Prototypen verwendet, sondern auch für die Produktion von Leichtbaukomponenten. Die Technologie der additiven Fertigung wird laufend weiterentwickelt.
MASSGESCHNEIDERTE PRODUKTE
Die additive Fertigung bietet den Unternehmen die nötige Flexibilität, ihren Kunden maßgeschneiderte Produkte mit kurzen Lieferfristen anbieten zu können.
PRODUKTION AUF ANFORDERUNG
Ursprünglich wurde die additive Fertigung hauptsächlich zum Bau von Prototypen genutzt. Mittlerweile stellen viele Unternehmen zuverlässige, im 3D-Druckverfahren hergestellte Endprodukte her.
Das Ökosystem der additiven Fertigung
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SOFTWARE
Die additive Fertigung wäre ohne leistungsfähige Software zur Aufbereitung der CAD-Modelle für den Druck nicht möglich.
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HARDWARE
Autodesk pflegt eine enge Partnerschaft mit Dutzenden von führenden Herstellern von Maschinen für den 3D-Druck.
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MATERIALIEN
Die Materialwissenschaft entwickelt sich rasch weiter und bietet ständig neue Materialien, von Kunststoffen bis hin zu neuartigen Legierungen.
LIVREA REVOLUTIONIERT DEN TRADITIONELLEN BOOTSBAU MIT DEM 3D-DRUCKVERFAHREN
Wie konstruiert man fertigungsgerecht für die additive Fertigung?
Die additive Fertigung entwickelt sich rasant weiter. Der 3D-Druck umfasst mittlerweile Verfahren wie Metall-Laser-Sintern, Powder Bed Fusion und sogar Hybridverfahren mit Metallguss und Robotertechnik. Erfahren Sie mehr darüber, was Sie beim Konstruieren beachten müssen, um von den Vorteilen der additiven Fertigung zu profitieren.
Trends in der additiven Fertigung
Die additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Sie hat sich bei großen Industrieunternehmen durchgesetzt, die nach Möglichkeiten suchen, ihre Produkte zu verbessern. Die Möglichkeit einer nahezu sofortigen Bauteileherstellung und maßgeschneiderter Entwürfe kann mit anderen Herstellungsverfahren nicht repliziert werden und hat die Investition und Forschung im Bereich additive Konstruktion erheblich beschleunigt.
Beispiele für Trends in der additiven Fertigung
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SIMULATION
Bei der additiven Fertigung von Bauteilen aus Metall sind die Ausgangsmaterialien wie Metallpulver recht teuer. Die Unternehmen setzen daher auf Simulation des Sinterprozesses, um Maßabweichungen und andere Fehler beim 3D-Sintern zu minimieren.
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ROBOTERTECHNIK
Roboter erbringen unglaubliche Leistungen in den unterschiedlichsten Bereichen der Produktion. Dank ihrer Positioniergenauigkeit können Roboter in Kombination mit Computervision auch für exaktes Auftragsschweißen eingesetzt werden.
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GENERATIVES DESIGN
Software für das generative Design erzeugt aus den Vorgaben des Konstrukteurs in kürzester Zeit eine Vielfalt von Konstruktionsvarianten. Der Konstrukteur kann dann entscheiden, welches Design den Anforderungen am besten entspricht.
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HYBRIDE FERTIGUNG
Bei der additiven Fertigung von Bauteilen aus Metall ist oft eine subtraktive CNC-Nachbearbeitung erforderlich. Dieses hybride Verfahren muss während der Konstruktion und beim additiven Sintern genau vorbereitet werden.
Software für die additive Fertigung
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Forschung und Entwicklung
Vom Bau ganzer Häuser mit dem 3D-Drucker bis hin zu additiver Technologie in der Raumfahrt – die additive Technologie ist die Zukunft der Fertigung.
Weitere Ressourcen zum Thema additive Fertigung
Hier erhalten Sie einen Überblick über Trends und zukünftige Werkstoffe bei der additiven Fertigung.
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Die erste Schiffsschraube aus dem 3D-Drucker besteht den Test auf See. Sie wurde von RAMLAB an ihrem Standort im Hafen von Rotterdam entwickelt und gefertigt.
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Die NASA experimentiert mit dem 3D-Druck von bewohnbaren Strukturen. Genutzt wird ein Verfahrens namens Roboter-Extrusion und ein Verbundwerkstoff aus losem Sediment.
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Neben dem bewährten Verfahren des selektiven Metallsinterns werden neue Technologien entwickelt, die gedruckte Metallteile zu niedrigeren Kosten versprechen.
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Der Autohersteller möchte die Grenzen des Machbaren mit innovativen Leichtbauteilen ausloten. Deswegen setzt er für die Entwicklung von Bauteilen zukünftiger Fahrzeuge auf Technologien von Autodesk.
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Die Spezifikation für Gitterstrukturen, wie sie bei 3D-gedruckten Leichtbauteilen üblich sind, erleichtert den Datenaustausch von CAD-Modellen für den 3D-Druck und fördert damit die Zusammenarbeit von Konstruktion und Produktion.
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Eine Vision für das Design der Zukunft (Englisch)
Ähnlich wie bei Flugzeugteilen, Möbeln und vielen anderen modernen Objekten wird sich auch das Design von Skateboard-Trucks dank Topologie-Optimierung und additiver Metallfertigung verändern.
