Die Begriffe „3D-Druck“ und „Additive Fertigung“ stehen für ein- und dasselbe: ein Fertigungsverfahren, bei dem Material in verschiedensten Formen schichtweise miteinander verbunden wird, statt aus einem festen Materialblock abgetragen zu werden.

Eine Vielzahl von Herstellern bietet dafür unterschiedlichste Verfahren und Materialien an: Selektives Lasersintering (SLS), Stereolithographie, Fused Deposition Modeling (FDB) oder Binder Jetting sind nur ein paar wenige der aktuell bekannten 3D-Drucktechnologien. Hierbei werden durch Lasersintern, UV-Aushärten, Aufschmelzen oder Verkleben metallische oder polymerbasierte Pulvermaterialien, flüssige Harze, Filamente oder Sande Schicht für Schicht miteinander verbunden.

Wenn man es ganz genau nehmen möchte, könnte man den Begriff 3D-Druck in einem Detail von dem Oberbegriff der Additiven Fertigung abgrenzen. Beim Binder Jetting werden – wie auch beim Tintenstrahldrucker im Büro – piezoelektrische Druckköpfe eingesetzt. Durch elektrische Spannung verformen sich im Druckmodul verbaute Piezokristalle, was einen Druckstoß erzeugt. In Folge kann die Binder-Flüssigkeit piktolitergenau ins Pulverbett eingetragen werden.

Welche Technologien setzt voxeljet für Additive Fertigung bzw. 3D-Druck ein?

Die oben genannte Binder Jetting Technologie kommt auch bei uns zum Einsatz. Grundlage bei diesem 3D-Druckverfahren bildet – wie bei jedem anderen auch – ein digitales CAD-Modell des gewünschten Werkstücks. Dieser Bauplan wird durch eine Software in tausende einzelne Schichten geschnitten (Slicing) und anschließend in das Drucksystem geladen. Dann beginnt der Bauprozess.

Dabei wird ein pulverförmiges Material, bspw. Sand oder Kunststoff, auf der absenkbaren Bauplattform, der sogenannten Jobbox, aufgetragen. Die Schichtstärke variiert dabei je nach Material zwischen 100 und 300 µm. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen durchschnittlichen Durchmesser von 100 µm.

Nach dem Schichtauftrag fährt ein industrieller Druckkopf über das Pulverfeld und trägt einen flüssigen Binder in diejenigen Bereiche des Pulvers ein, die dem ersten digitalen Schnitt des Bauteils entsprechen. Der Binder verklebt das Material an diesen Stellen, während das Pulver drumherum lose bleibt.

Nun senkt sich die Bauplattform um genau eine Schichtstärke, und es wird erneut Pulver aufgetragen und verklebt. Diese Prozessschritte wiederholen sich, bis die gesamte Jobbox gefüllt ist. Anschließend können die gedruckten Bauteile aus dem Pulverbett entpackt und von überschüssigem, unverdrucktem Pulvermaterial befreit werden.

Nachhaltigkeit


Nachhaltigkeit und Verantwortung sind integrale Werte der voxeljet AG und stehen für die Weiterentwicklung unserer 3D-Drucklösungen.

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Welche Vorteile bietet der 3D-Druck?

Die größten Vorteile des 3D-Drucks liegen in der Produktionsgeschwindigkeit und reduzierten Produktionskosten, der herstellbaren Bauteilkomplexität und in der 3D-Druck-On-Demand-Produktion von Ersatz- und Einzelteilen.

Vorteil Produktivität

Time to Market beschleunigen

Der 3D-Druck arbeitet gänzlich werkzeuglos. Somit entfallen zeitaufwändige Elemente der Wertschöpfungskette wie bspw. Modell- und Werkzeugbau. Das gewünschte Bauteil lässt sich mehr oder weniger auf Knopfdruck produzieren und kann in wenigen Stunden oder Tagen einsatzbereit zur Verfügung stehen. Das stellt besonders bei Prototypen oder kleinen und mittleren Seriengrößen einen kostenwirtschaftlichen Vorteil dar.

Vorteil Risikoreduktion

Kosten optimieren

3D-Druck eignet sich auch ideal für digitales Warehousing. Ersatzteillager stellen aufgrund des benötigten Platzes und entsprechender Supply-Chain-Elemente für Unternehmen oft eine hohe Kostenbelastung dar. Statt solcher physischen Lagerhallen können Unternehmen zukünftig Ersatzteile digital lagern und auf Abruf in einen lokalen 3D-Drucker einspeisen, um das Ersatzteil genau dann zu produzieren, wenn es benötigt wird. Somit lassen sich Gemeinkosten und Lagerraum einsparen.

Vorteil modulares Bauen

In jedem Maßstab produzieren

Ein weiterer Nutzen ist die geometrische Freiheit des 3D-Drucks. Der schichtweise Aufbau erlaubt es, selbst komplexeste Bauteilgeometrien zu realisieren, die sich mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht herstellen lassen. Besonders zum Tragen kommt das bspw. bei Leichtbauprojekten oder Topologieoptimierungen.

Welche Technologien setzt voxeljet für Additive Fertigung bzw. 3D-Druck ein?

Industriell findet der 3D-Druck schon seit Jahrzehnten in den verschiedensten Branchen Anwendung. Wir von voxeljet haben uns auf die Gießereiindustrie spezialisiert. Mit ihr sind – im Rahmen einer vertikalen Wertschöpfungskette – viele Branchen und Industrien verbunden. Die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrtindustrie bspw. setzen den 3D-Druck vor allem bei der Produktentwicklung ein. Schiff- und Pumpenhersteller nutzen die Additive Fertigung vor allem für die Produktion von Ersatzteilen.

Aber auch Branchen wie die Architektur oder die Film- und Entertainmentindustrie finden immer mehr Anwendungen für den 3D-Druck. Beispiele sind die Herstellung komplexer Schalungselemente für den Betonguss mit 3D-Druck oder die 3D-Modell- und Requisitenproduktion. Seit neustem werden auch in der Sport- und Freizeitbranche vermehrt Produkte wie Sneaker im 3D-Druckverfahren hergestellt – insbesondere Schuhsolen.

FAQ

3D-Druck und Additive Fertigung

Der 3D-Druck ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem meist pulverförmige Materialien schichtweise zu einem Bauteil verbunden werden. Die Verbindung wird zum Beispiel mit einem Druckkopf und komplementären Bindern oder Klebern hergestellt.

Im weitesten Sinne bezeichnet die Additive Fertigung – auch unter der englischen Bezeichnung Additive Manufacturing bekannt – als Oberbegriff alle additiven Fertigungsverfahren, bei denen Bauteile und Werkstücke durch einen schichtweisen Verbund unterschiedlicher Materialien hergestellt werden.

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