Additive Manufacturing & Rapid Prototyping
Was ist Additive Manufacturing?
Additive Manufacturing, auch Additive Fertigung genannt, bezeichnet die Herstellung von Kunststoffteilen durch schichtweises Hinzufügen des Werkstoffes zur Erstellung einzelner Bauteile. Im Gegensatz zum Additive Manufacturing bzw. zur Additiven Fertigung stehen klassische Fertigungsverfahren wie Drehen, Bohren und Fräsen, wobei Bauteile durch gezieltes Abtragen von Material entstehen.
Bisweilen werden Kunststoffbauteile in additiver Fertigung sehr häufig als "3D-Druck-Bauteile" bezeichnet. Dies entstand wahrscheinlich in den letzten Jahren aufgrund einer massiven Verbreitung, insbesondere von erschwinglichen Druckern. Viele Verfahren, sowie die additive Fertigung von Kunststoffbauteilen selbst, sind jedoch schon sehr alt.
Bereits in den 1980er Jahren wurden die Grundlagen und Verfahren für den heutigen 3D-Druck entwickelt. Die Firma Solidtec selbst nahm ihren Anfang Mitte der Neunziger Jahre durch die Produktion von 3D-Druck-Bauteilen und -Werkzeugen, ist also mit dem 3D-Druck schon seit ihres Bestehens eng verbunden und versiert.
Vorteile von 3D Druck Rapid Prototyping
Die Vorteile im 3D Druck Rapid Prototyping mit der additiven Fertigung liegen vor allem im Funktionsmusterbau und bei der Produktion von Kunststoffteilen in sehr kleinen Stückzahlen oder Einzelstücken. Immer dann, wenn sehr schnell etwas auf einem Besprechungstisch vorgezeigt werden soll, kann der Bau von Prototypen mit Additive Manufacturing greifbare Entwicklungsstudien erzeugen - insbesondere, wenn aus Kostengründen eine Werkzeugerstellung nicht vorstellbar scheint oder nur 1 bis 10 Stück bzw. Kunststoff-Prototypen gebraucht werden.
Mit Rapid Prototyping durch Additive Manufacturing können grundsätzlich nahezu alle erdenklichen Formen umgesetzt werden, ohne auf klassische Grundsätze bei der Konstruktion von Kunststoffteilen (Hinterschnitte und Entformbarkeit, Wandstärken und Materialanhäufungen, Fertigbarkeit der Werkzeuge für das Bauteil) eingehen zu müssen. Auch Bauteile in einem frühen Konstruktionsstadium können auf diese Weise als Prototypen hergestellt und ausprobiert werden.
Mit 3D Druck Rapid Prototyping können selbst "unmögliche" Funktionsmuster hergestellt werden. Neben diesen eher sehr spezifischen Eigenheiten ermöglicht das Additive Manufacturing auch eine sehr kurze Fertigungszeit bis zum fertigen Muster bzw. Kunststoff-Prototypen.
Häufige Fragen zur Additiven Fertigung, Additive Manufacturing & Rapid Prototyping
In welchen Branchen wird Additive Manufacturing oft benötigt?
Häufig werden Additive Manufacturing-Bauteile in Produktentwicklerkreisen eingesetzt. Zumeist geht es hier um Erörterungen für einen "proof of concept".
Es kommt aber auch vor, dass für gewisse Produkte Hilfsmittel zur Produktion hergestellt werden müssen. Auch hier können für Lehren und Vorrichtungen zum „Ausprobieren“ vorab mit 3D Rapid Prototyping hergestellte Bauteile hilfreich sein, ohne dem immensen Kostenaufwand einer Serienproduktion mit Werkzeug von Anfang an ausgesetzt zu sein.
In Branchen, die Prototypen aus Kunststoff zum Testen benötigen (vor allem der späteren Serienbauteile aus Originalmaterial), sind hingegen werkzeugfallende Bauteile aus Rapid Tooling-Werkzeugen unumgänglich. Mehr zum Rapid Tooling lesen Sie hier.
Welche Teile werden typischerweise mit Additive Manufacturing hergestellt?
Zu den am häufigsten mit additiver Fertigung hergestellten Kunststoffteilen gehören:
- Gehäuse (ohne besonderen Oberflächenanspruch)
- Füllstücke, Ansichtsmodelle
- Anschauungsmuster und Teststücke zur Funktionskontrolle von z. B. Verrastungen
Wie lange dauert die Herstellung eines Kunststoffteils mit additiver Fertigung?
Das ist primär vom Teilevolumen abhängig, sekundär von der gewünschten Oberfläche. Eine erste Daumenpeilung sind hierbei 20 ccm/h. Je nach Bearbeitungsaufwand können wir Lieferzeiten zwischen 1 und 5 Tagen gewährleisten.
Welche Größen und Formen sind möglich?
Die ist abhängig vom zur Verfügung stehenden Anlagenbauraum. Die Maximalgrößen betragen bei uns momentan 510 mm x 510 mm x 400 mm.
Welche Materialien und Farben können mit Additive Manufacturing verarbeitet werden?
Die Materialien, die für das 3D Rapid Prototyping bzw. die additive Fertigung von Kunststoffteilen verwendet werden, sind zum Teil Epoxyd-basierend, Polymergips oder PA12-Thermoplaste. Diese spiegeln die tatsächlichen Werkstoffmerkmale von originalen Spritzguss-Werkstoffen allerdings nur begrenzt wider.
Die Farbpalette ist weitestgehend unbegrenzt. In manchen Verfahren sind auch klare Bauteile herstellbar.
Wofür eignet sich die additive Fertigung von Kunststoffteilen?
Die additiv gefertigten Bauteile bzw. Prototypen können problemlos für nicht-mechanische Tests eingesetzt werden.
Welche Daten werden für die Umsetzung mit Additive Manufacturing benötigt?
Wir bevorzugen 3D-Daten im STEP-Format. IGES-Daten sind in manchen Fällen ebenfalls umsetzbar.
Was kostet die Herstellung eines Kunststoffteils mit Additive Manufacturing?
Im direkten Vergleich zum Rapid Tooling sind die Bauteilekosten im Additive Manufacturing bzw. 3D Druck Rapid Prototyping um ein Vielfaches höher. Allerdings gibt es keine Initialkosten für Werkzeuge und Rüstkosten. Dadurch gibt es bei kleinen Stückzahlen fast immer einen Kostenvorteil für die Herstellung eines Bauteils. Gerne erstellen wir Ihnen ein individuelles Angebot.
Wann ist Additive Manufacturing die beste Lösung?
Beim Proof of Concept, durch die schnelle Herstellung bei geringen Stückzahlen.
Bis zu welcher Stückzahl rechnet sich Additive Manufacturing bzw. Rapid Prototyping?
Bei den meisten bei uns angefragten Kunststoffteile bis etwa 200 Stück. Dies ist jedoch sehr stark abhängig vom Bauteil.
Rapid Prototyping kommt für einzelne Kunststoff-Prototypen oder sehr geringen Stückzahlen infrage.
Additive Manufacturing oder Rapid Tooling?
Additive Manufacturing klingt interessant, ist für Ihre Zwecke aber nicht das richtige Verfahren? Dann informieren Sie sich über das kosteneffiziente Rapid Tooling, mit dem wir binnen 3 Tagen 1.000 Teile herstellen können, und den Prototypen-Spritzguss, der sich ideal für geringe Stückzahlen eignet:
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