Der 3D-Druck in der Industrie kennt zahlreiche Anwendungsgebiete. Die additive Fertigung, wie der 3 D Druck auch genannt wird, findet sich unter anderem im Prototypenbau.
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3D-Druck in der Industrie: Einige Branchen sind Spitzenreiter in der Anwendung
Der 3D-Druck in der Industrie wird in einigen Branchen besonders häufig genutzt. Vor allem der große Vorteil der hohen Produktionsgeschwindigkeit lässt die additive Fertigung so attraktiv werden. Die Vorteile des 3D-Drucks in der Industrie liegen auf der Hand und werden in vielen Bereichen, in denen es auf hohe Produktionskapazitäten und schnelle Prozesse ankommt, besonders geschätzt.
Viele Werkstücke können binnen weniger Stunden hergestellt werden und das auch dann, wenn sie über eine komplexe Geometrie verfügen. Ein Grund für die hohe Produktionsgeschwindigkeit liegt darin, dass Formen und Werkzeuge oft nicht mehr entwickelt und hergestellt werden müssen. Hinzu kommt, dass selbst kurzfristige Änderungen am Produktdesign oder Korrekturen von Prototypen rasch umzusetzen sind und keine Probleme im Hinblick auf die Produktion darstellen.
Der 3D-Druck in der Industrie kennt zahlreiche Anwendungsgebiete. ( Foto: Adobe Stock – stockphoto-graf )
Branchen, die auf die additive Fertigung setzen
Viele Branchen sehen in der additiven Fertigung eine echte Alternative zu konventionellen Produktionsverfahren. Das wohl größte Potenzial scheint es im Gesundheitswesen zu geben, auch die Luft- und Raumfahrt sieht die Vorzüge der schnellen industriellen Produktion aller benötigten Teile.
Weitere Bereiche, die von den Möglichkeiten des 3D-Drucks in der Industrie überzeugt wurden, sind z. B. diese:
- Verteidigungswesen
- Transportwesen
- Motorsport
- Schmuckbranche
Die benötigten Bauteile werden in kurzer Zeit und nach genauen Spezifikationen hergestellt. Die dafür nötige Hard- und Software sowie die verwendeten Materialien sind speziell für diese Anwendungen konzipiert worden. Die Produktion wird besser skalierbar, individuelle Spezifikationen sind jederzeit möglich.
Die Vorteile der industriellen Nutzung der 3D-Technologie auf einen Blick
Der 3D-Druck in der Industrie erweist sich als gefragte Technologie mit Mehrwert für alle anwendenden Unternehmen. Dabei ist es längst nicht mehr nur der Prototypenbau, der auf die industriellen Anwendungen moderner 3D-Technologie setzt. Zudem sind es nicht nur einzelne Bauteile, die wie in der Anfangszeit des Verfahrens hergestellt werden, sondern es handelt sich um komplette und teilweise sehr komplexe Produkte, die hier entstehen.
Der 3D-Druck in der Industrie erweist sich als gefragte Technologie mit Mehrwert für alle anwendenden Unternehmen. ( Foto: Adobe Stock – artshake )
Vorteile des 3D-Drucks in der Industrie in einzelnen Bereichen
Scheinbar gibt es keine Grenzen beim Einsatz des 3D-Drucks in der Industrie.
Daher lohnt sich ein genauerer Blick auf die Vorteile, die die Technologie mit sich bringt:
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Prototypenbau
Der Prototypenbau war das originale Einsatzgebiet des 3D-Drucks in der Industrie. Von hier ausgehend wurde das Verfahren immer weiter entwickelt, woraus das heute etablierte Fertigungsverfahren geworden ist. Und bis heute findet der 3D-Druck im Bereich des Prototypenbaus sein häufigstes Einsatzgebiet.
Die Vorteile sind dabei klar:
- schnelle Erstellung des Produkts
- rasche Weiterentwicklung der Produkte
- vielfältige Varianten eines Produkts möglich
Experten gehen davon aus, dass der Prototypenbau dank moderner Anwendungen des 3D-Drucks nur noch rund ein Fünftel der Zeit kosten, die normalerweise bei konventioneller Herstellung dafür veranschlagt werden müssten.
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Produktion von Werkzeugen und Hilfsmitteln
Das Rapid Tooling, also der schnelle Bau von Werkzeugen und Hilfsmitteln, ist ein weiterer Bereich, in dem die 3D-Fertigung punkten kann. Wesentlicher Vorteil ist wieder die schnelle Fertigung, doch weitere Vorzüge des Verfahrens kommen hinzu. Die anwendenden Unternehmen loben vor allem die damit verbundene Flexibilität sowie die individuellen Anpassungen der Bauteile, die jederzeit kostengünstig möglich sind.
Die Fertigungszeiten werden bis zu 50 Prozent reduziert, der gesamte Entwicklungsprozess der Produkte und Bauteile wird effektiver und kostengünstiger. Ein weiterer Vorteil liegt in dem verwendeten Material. Der thermoplastische ABS-Kunststoff bietet eine glatte Oberfläche, die aber nicht wie das früher verwendete Metall zerkratzen kann. Dank des 3D-Drucks ist es sogar möglich, Werkzeuge mit konturnaher Kühlung entstehen zu lassen. Die beim Produktionsprozess entstehende Wärme kann damit direkt abgeführt werden.
In Großserien ist der Einsatz des 3D-Drucks immer noch recht wenig sinnvoll. ( Foto: Adobe Stock – ProstoSvet )
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Fertigung von Bauteilen mit komplexen Geometrien
Das additive Verfahren präsentiert sich mit einem weiteren Vorteil: Es bietet die größtmögliche Konstruktionsfreiheit und kann damit auch für Bauteile mit einer komplexen Geometrie verwendet werden. Es entstehen dreidimensionale Strukturen, die Hinterschnitte und Hohlräume aufweisen.
Im Guss- oder Zerspanungsverfahren wären diese Strukturen nicht möglich. Mit der 3D-Technik sieht das anders aus und alles, was im CAD-Programm entsteht, kann auch gedruckt werden. Inzwischen wird auch aus diesem Grund der 3D-Druck in der Massenproduktion eingesetzt.
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Leichtbau
Beim Leichtbau geht es darum, die Bauteile mit einem geringen Gewicht entstehen zu lassen. Durch den 3D-Druck in der Industrie ist das kein Problem. Gerade diese Branche baut immer stärker auf additive Verfahren, bei denen die Konstruktionsfreiheit jederzeit erhalten bleibt. Die topologische Strukturoptimierung ist dabei besonders hervorzuheben und genau diese bietet der 3D-Druck. Die Bauteile sind besonders leicht und dennoch robust genug, um unter anderem in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt zu werden. Inzwischen wurden Teile aus dem 3D-Drucker bereits in einem Airbus A380 getestet.
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Medizintechnik
Die Medizintechnik baut vor allem auf den Vorteil des 3D-Drucks, dass die einzelnen Teile individualisiert werden können. Das ist auch in anderen Branchen von Vorteil. Allerdings braucht die Medizintechnik aufgrund der vielen verschiedenen zu behandelnden Patienten noch weitaus individueller abgestimmte Produkte. Vor allem die Bereiche Dentaltechnik und Implantologie sind hier zu nennen.
Die verschiedenen Modelle können genau auf den einzelnen Patienten abgestimmt werden. Auch für Chirurgen und angehende Mediziner bietet die additive Fertigung große Vorteile. Sie können dann günstig und schnell hergestellter Bauteile und Implantate Operationen üben. Die dabei angeeigneten Fähigkeiten verkürzen Operationszeiten. Das ist für den Patienten ebenso gewinnbringend wie für die Mediziner und das sie beschäftigende Krankenhaus bzw. die medizinische Einrichtung.
Zum Vergleich: Ein Dentaltechniker, der Kronen und Brücken bisher von Hand gefertigt hat, brauchte bisher rund zwei Stunden für das Erstellen eines Gussrahmens. Durch neue Prozesse und durch die Anwendung des 3D-Drucks sind es nun nur noch 40 Minuten, die für die genannte Tätigkeit eingeplant werden müssen.
Ein Dentaltechniker, der Kronen und Brücken bisher von Hand gefertigt hat, brauchte bisher rund zwei Stunden für das Erstellen eines Gussrahmens. ( Foto: Adobe Stock – Juan )
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Kleinserien
In Großserien ist der Einsatz des 3D-Drucks immer noch recht wenig sinnvoll. Bei kleinen Serien hingegen hat sich die additive Fertigung als Verfahren mit hohem Potenzial gezeigt. Die Reduktion von Kosten und Zeit ist auch hier der größte Vorteil.
Auch im Bereich des Ersatzteil-Managements kommt inzwischen der 3D-Druck verstärkt zum Einsatz. Die Beschaffung von Ersatzteilen gestaltete sich bislang stets schwierig, denn lange Wartezeiten, hohe Kosten für die Logistik sowie eventuelle Mindestabgabemengen standen dazwischen. Nun werden die Ersatzteile nach Bedarf gefertigt und kommen direkt aus dem 3D-Drucker. Letzten Endes werden damit auch weitere Kosten gespart, die ansonsten zum Beispiel für die Lagerhaltung aufgewendet werden müssten.
Zusammenfassung: Vorteil des 3D-Drucks in der Industrie
Viele Branchen haben die Vorteile, die der 3D-Druck in der Industrie mit sich bringt, längst erkannt. Sie bauen auf diese Vorteile und sparen damit Zeit und Kosten in der Produktion. Viele Produkte lassen sich deutlich einfacher herstellen und werden nur noch bei Bedarf gefertigt.
Das spart Lagerkosten und sorgt dafür, dass keine „Lagerleichen“ entstehen, die nicht mehr gefragt sind. Gleichzeitig lässt der 3D-Druck auch komplexe Bauteile und solche mit komplizierten Geometrien zu. Das Design kann sogar immer wieder angepasst werden, was durch die deutlich gesenkten Produktionskosten zum Beispiel beim Bau eines Prototyps eine wirtschaftliche Alternative darstellt. Individuelle Anpassungen sind ebenfalls möglich, was vor allem für den Bereich der Medizintechnik von Vorteil ist.
