Definition Additive Fertigung

Begriffsdefintion

Additive Manufacturing (AM) – übersetzt Additive Fertigung(sverfahren), wurde von der ASTM (2012) als „a process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies” definiert.

Auf Deutsch lässt sich die Definition als „ein Prozess der im Gegensatz zu subtraktiven Fertigungsmethoden Objekte aus 3D-Modelldaten, normalerweise Schicht für Schicht, durch Verbinden von Materialien, herstellt“ übersetzen.

Synonyme

Im Zuge der Begriffsdefinition nennt die ASTM (2012) auch Synonyme wie additive fabrication, additive processes, additive techniques, additive layer manufacturing, layer manufacturing, und freeform fabrication. Im deutschen Sprachraum sind darüber hinaus auch generative Fertigung(sverfahren), additive Fertigung, additive Prozesse, additive Techniken, Schichtbauverfahren, additive Schichtherstellung und Freiformherstellung als Synonyme geläufig. Umgangssprachlich werden zunehmend auch die Begriffe 3D-Printing und 3D-Druck verwendet die jedoch nur eines der möglichen Realisierungsarten (Binder Jetting) beschreiben. Außerdem sind eine Vielzahl an Begrifflichkeiten im Umlauf, die entweder eine historische Ausprägungsform, einen speziellen Anwendungsbereich oder eine generische technische Realisierung beschreiben und manchmal fälschlicherweise ebenfalls synonym verwendet werden. Darunter fallen Begrifflichkeiten aus dem Anwendungsbereich wie Rapid Protoyping, Rapid Manufacturing, Direct Manufacturing, Rapid Tooling und Bioprinting, und Begriffe aus der technischen Realisierung wie: 3D-Druck, und Lasersintern/schmelzen.

Abgrenzung zu anderen Produktionsverfahren

Produktionsparadigmen

Additive Fertigungsverfahren unterscheiden sich von den traditionellen formenden- und subtraktiven Produktionsparadigmen. Bei subtraktiven Verfahren, wird ein Rohmaterial mittels abtragender Krafteinwirkung wie Fräsen, Drehen, Bohren oder Funkerodieren bearbeitet, um eine gewünschte Geometrie zu erzeugen. Formende Verfahren erzeugen die Geometrie durch Anwendung von mechanischen oder thermischen Kräften wie sie beim Biegen, Pressen und Gießen zur Anwendung kommen. Additive Verfahren erzeugen die Geometrie hingegen durch Hinzufügen, Auftragen und Ablagern von Material durch physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse. Darüber hinaus werden unter dem Begriff hybride Verfahren alle übrigen Verfahren beschrieben, die sich entweder nicht klar kategorisieren lassen oder mehrere Paradigmen miteinander verbinden.

Additive Fertigungsverfahren sind technisch betrachtet ebenfalls formende Verfahren, benötigen jedoch keine speziellen Werkzeuge wie Gussformen. Die Geometrie erfolgt aus digitalen 3D Model Daten.

Digitale Produktionsverfahren

Durch die Generierung von Geometrien anhand digitaler 3D Modelldaten ordnen sich additive Fertigung auch in die Kategorie der digitalen Produktionsverfahren ein. Digitale Produktionsverfahren grenzen sich von elektrischen-, mechanischen und manuellen Verfahren ab, bauen aber gleichzeitig auf dessen technischen Errungenschaften auf. Manuelle Verfahren beschreiben die klassische Handarbeit, die ebenfalls in allen drei Produktionsparadigmen vorkommen kann. So kann das Hobeln von Holz als Beispiel für manuell subtraktive, Biegen von Drähten als manuell formende und das Aufragen von Zugerguss mithilfe eines Spritzbeutels als manuell additives Verfahren verstanden werden.

Aus den manuellen Verfahren entwickelten sich mechanische Verfahren bei denen die benötigte Krafteinwirkung durch Anwendung von Hebelwirkungen, Seilwindungen, Schwungräder, pneumatischer Systeme und später mithilfe einer Dampfmaschine verstärkt wurden. Danach folgten elektrische Verfahren, bei denen die Krafteinwirkung mithilfe des elektrischen Stroms erzeugt werden. Als elektrisch formendes Verfahren kann beispielsweise Schmelzguss betrachtet werden, wenn benötigte Schmelztemperatur durch ein elektrisches Heizsystem erzeugt wird. Als elektrische subtraktives Verfahren kann eine klassische Drehbank mit Elektromotor und als elektrisch additives Verfahren eine klassische Schweißanlage betrachtet werden.

Digitale Verfahren bauen auf elektrische Verfahren auf, werden aber durch ein zusätzliches Computersystem angesteuert. Mittlerweile gibt es digitale Ausprägungen aller Produktionsparadigmen. So zählt ein Biegeroboter als digital formendes Verfahren, eine CNC-Fräse als digitales subtraktives Verfahren und der hier besprochene Bereich der additiven Fertigung als digital additives Verfahren.

Zusammenfassung

Wir fassen zusammen: Additive Fertigungsverfahren umschreiben digitale Produktionstechnologien, die dem additiven Produktionsparadigma entsprechen. Sie sind stets elektrisch betrieben und erzeugen eine gewünschte Geometrie auf Basis digitaler 3-dimensionaler Modelldaten. Die korrekte generelle Bezeichnung für das Verfahren auf Produktionsparadigmen Ebene lautet „Additive Manufacturing“, das als „Additive Fertigungsverfahren“ übersetzt werden kann. Die Ebene der Produktionsparadigmen beschreibt noch keine technische Realisierungsart und keinen Anwendungsbereich.

Zitierte Quellen:

ASTM F2792-12a, Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies, (Withdrawn 2015), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012, www.astm.org