Löst 3D-Druck traditionelle Fertigungsverfahren ab?

Frank Gerwarth, Produktmanager bei reichelt elektronik, geht auf die derzeitige Entwicklung von 3D-Druckern ein.

Immer mehr Fertigungsunternehmen entdecken die 3D-Drucktechnik für sich. Das Geschäft mit den 3D-Druckern wächst rasant. In Zukunft wird sich dieser Trend sogar noch verstärken. So prophezeit ein Bericht von Deloitte für 2019 ebenso wie für die nächsten zehn Jahre ein weiteres Branchenwachstum von mehr als zehn Prozent pro Jahr. Frank Gerwarth, Produktmanager für 3D-Druck bei reichelt elektronik, bestätigt diese Entwicklung und gibt Einblicke in die aktuelle Marktsituation:

3D-Druck findet besonders bei Prototyping Relevanz

In der Fertigungsindustrie ist ein großer Wandel zu spüren. Während bisher Prototypen in einem langen und kostspieligen Prozess gebaut, geschliffen, geschnitten oder auch gestanzt wurden, wird genau dieses Vorgehen nun durch den 3D-Druck effektiver gestaltet: Dank der neuartigen 3D-Drucktechnologie wird das verwendete Material zu einem Stück zusammengeklebt oder verschmolzen. Den größten Vorteil bei der Herstellung von Prototypen mit 3D-Druckern bietet dabei die hohe Flexibilität: Entwickler und Ingenieure können komplexe sowie individuelle Modelle schneller und wesentlich kostengünstiger anfertigen. Auch das Erstellungsvolumen eines Objekts hat sich im 3D-Druck wesentlich verändert. Besonders in der Luftfahrt- und Automobilindustrie werden große Einzelteile wie Kabinenteile oder Autokarosserien mit 3D-Druckern hergestellt.

Trends der additiven Fertigung:

Trend 1: Beliebte Materialien

Gerade bei der Herstellung von Prototypen eignet sich Kunststoff besonders gut, da die Produktion kostengünstiger ist als bei anderen Materialien. Dennoch wird in der Fertigung aktuell ein anderer Trend beobachtet: Bei der Herstellung von fertigen Teilen gewinnt Metall – ein stabilerer Rohstoff, verglichen mit Plastik – immer mehr die Oberhand. Eingesetzt wird Metall bei der 3D-Druckherstellung in der Fertigung beispielsweise bei Spritzgussformen. Im privaten Bereich oder auch in anderen Industriesektoren sind 3D-Drucker, die Metall einsetzen können, jedoch noch nicht so weit verbreitet.

3D-Filamente

Trend 2: Flexible Filamente sorgen für mehr Möglichkeiten

Auch die Verarbeitung von flexiblen Filamenten hat sich ihren Weg in die Welt der 3D-Drucker gebahnt und damit die Herstellung verschiedener Objekte noch um ein Vielfaches erhöht. Flexible Filamente sind Kunststoffe, die sich unter verschiedenen Belastungen wie Zug oder Druck elastisch verformen lassen und anschließend wieder in ihre ursprüngliche Form zurückfinden – vergleichbar mit einem Gummiband. Flexible 3D-Druck-Produktion ist besonders bei Produkten interessant, die nicht starr und formfest bleiben sollen, beispielsweise bei Sportschuhen.

Trend 3: Materialmix beim 3D-Druck

Für den 3D-Druck galt es lange als Heiliger Gral: Das Drucken mit zwei unterschiedlichen Materialien. Eine neue Generation von 3D-Druckern ermöglicht es nun in der Industrie, dass zwei verschiedene Materialien in nur einem 3D-Druckvorgang gleichzeitig verarbeiten werden. Eine Möglichkeit, die besonders Entwickler erfreut, da sich der Druckaufwand erheblich reduziert und der Prozess insgesamt flexibler gestaltet wird. Nötig ist dies beispielsweise in der Luftfahrtindustrie: Flugzeugtragflächen etwa bestehen aus Carbonfasern sowie Kunstharz und können nun in einem Druckvorgang hergestellt werden. Die Branche profitiert von dem Materialmix vor allem dadurch, dass die Herstellung komplexerer Objekte auch in ausgefalleneren Geometrien ermöglicht wird.

Trend 4: 3D-Druck kann auch nachhaltig

Das Thema Nachhaltigkeit sorgt weltweit für viele Diskussionen. Auch Fertigungsunternehmen können durch die Verwendung von 3D-Drucktechnologie einen Beitrag dazu leisten: Dank der genauen 3D-Druckherstellung von Prototypen fallen geringere Verschnittmengen an. Denn 3D-Drucker sind darauf programmiert, nur so viel Material zu verwenden, wie benötigt wird. Dadurch wird wiederum weniger Abfall produziert.

Der ökologische Gedanke wird mithilfe von weltweiten Initiativen aber sogar noch weitergesponnen: Der Ansatz beinhaltet, dass vorhandene Plastikabfälle recycelt werden. Plastikflaschen und Verpackungsmüll werden beispielsweise zu kleinen Pellets gepresst und anschließend zu dünnen Plastikfäden geschmolzen: dem Filament für den 3D-Drucker.

Fazit: Ist die Großserienproduktion bereit für den 3D-Druck?

Auch wenn es sich bei additiven Fertigungsverfahren noch um eine sehr junge Fertigungstechnologie handelt, ist diese aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Hauptanwendungsgebiet bleibt derzeit das Prototyping – eine vollständige Ablösung traditioneller Fertigungstechniken ist noch nicht in Sicht. Dennoch reift die Technologie sehr schnell und mit ihr die Möglichkeiten der Materialvielfalt – ein wichtiger Punkt, um die Entwicklung von 3D-Druckern weiter voranzutreiben und der Vision näher zu kommen, eines Tages alles mit einem 3D-Drucker herstellen zu können.

Gastbeitrag von Frank Gerwarth, Produktmanager bei reichelt elektronik.