Fertigen nach dem Baustein-Prinzip – Additive Manufacturing

Artikel vom 23. August 2013 

Fertigen nach dem Baustein-Prinzip - Additive Manufacturing

Kaffeetassen, Brillengestelle oder Hosenknöpfe selbst gestalten und dann bequem von einem 3-D-Drucker herstellen lassen – glaubt man den Medienberichten, dann sieht so die Zukunft additiver Fertigungsverfahren aus. Zwar ist die Nutzung für den Privatgebrauch derzeit noch sehr selten; in der Industrie wird die generative Fertigung aber bereits seit Jahren für die Herstellung von Prototypen oder Bauteilen in Kleinserie angewendet. Der Vorteil: Die Teile lassen sich werkzeuglos, schnell und ohne Materialverlust fertigen, was Zeit und Kosten spart. Typische Materialien sind Kunststoffe oder Metalle, z. B. Werkzeug- oder Edelstahllegierungen oder Aluminium.

Aufbau Schicht für Schicht

Grundlage für jedes Teil  ist eine 3-D-Zeichnung, die mit einem CAD-Programm erstellt wird. Die Software der Additive Manufacturing Anlage (Additive bedeutet „hinzufügend“, da die Bauteile durch Hinzufügen von Material entstehen) zerlegt dieses Modell virtuell in viele einzelne Ebenen. Ähnlich wie beim Bauen mit Spielzeug-Bausteinen wird dann das Teil Schicht für Schicht aufgebaut. Dazu wird Kunststoff- oder Metallpulver in den Bauraum gegeben. Ein Laser schmilzt das Pulver an den vom CAD-Modell vorgegebenen Stellen, so dass es sich zu einer Einheit verbindet. Anschließend wir die nächste Pulverschicht aufgetragen und erneut geschmolzen. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis das Teil fertig ist. Nach dem Abkühlen wird überflüssiges Material entfernt und das Bauteil kann sofort verwendet werden.

Technologie mit Potenzial

Additive Fertigungsverfahren gehören heute zu den gängigen industriellen Herstellungsverfahren. Sie kommen zum Beispiel dann zum Einsatz, wenn es um Spezialanfertigungen mit komplexen Strukturen oder um die schnelle Herstellung von Prototypen geht. Es steckt jedoch noch viel Potential in dieser Technologie – in Zukunft wären etwa individuelle Massenanfertigungen denkbar. Deshalb wird in zahlreichen Forschungsprojekten nach Möglichkeiten zur Optimierung gesucht, um die Qualität der Teile absolut prozesssicher und reproduzierbar zu machen, wie es in der industriellen Serienfertigung gefordert ist.

Technologie mit Potenzial
Ein Beispiel für ein Produkt, das mit Hilfe von Additive Manufacturing Verfahren gefertigt wird, ist der Bionische Handling-Assistent von Festo. Seine flexiblen Balgelemente aus Kunststoff werden mit dieser Methode hergestellt.

Wie der Prozess des Additive Manufacturing abläuft, zeigt der folgende Film:

Die niederländische Forschungsorganisation TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research) erprobt bereits erste Ansätze einer kontinuierlichen Fertigung mit generativen Verfahren. Mehr zu dem Projekt finden Sie hier.