THE FUTURE OF MAKING | 3D-DRUCK

Additive Fertigung

Die additive Fertigung ist eine der wichtigsten und richtungsweisenden Technologien für „The Future of Making“.

Was ist additive Fertigung?

Die additive Fertigung, die auch als 3D-Druck bezeichnet wird, ist ein Verfahren zur Erstellung von physischen (oder 3D-) Objekten durch das schichtweise Auftragen von Material, ausgehend von einem digitalen Modell. Im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der das Endprodukt durch das Abtragen von Material aus einem Block entsteht, werden bei der additiven Fertigung Teile hinzugefügt, um das Endprodukt zu formen.

Wer nutzt additive Fertigung?

Die additive Fertigung wird in erster Linie von Ingenieuren, Architekten und Bauleitern eingesetzt und hat die manuelle Entwurfserstellung ersetzt. Sie unterstützt die dreidimensionale Erstellung von Entwürfen zur Visualisierung der Bauausführung und ermöglicht die Entwicklung, Änderung und Optimierung des Entwurfsprozesses. Mit diesem Prozess können Ingenieure genauere Darstellungen kreieren und diese leichter ändern, um die Entwurfsqualität zu verbessern.

Wie wird die additive Fertigung heute genutzt?

  • Leichtbaukomponenten

    Diese Methode ist eine der ältesten Anwendungsformen der additiven Fertigung für industrielle Zwecke und entwickelt sich derzeit zu einem Branchenstandard. Die CAD-Simulationstechnologie für die additive Fertigung verbessert sich exponentiell und trägt zur Beschleunigung der Produktion von Leichtbaukomponenten bei.

  • Maßgeschneiderte Komponenten

    Die Möglichkeit, Produkte individuell anzupassen und maßzuschneidern, hilft Herstellern, in kürzester Zeit benutzerdefinierte Lösungen zu entwickeln und für die Kunden bereitzustellen.

  • Bedarfsgesteuerte Produktion

    Während die additive Fertigung ursprünglich für Prototypen eingesetzt wurde, liefern viele Unternehmen mittlerweile zuverlässige, im 3D-Druckverfahren hergestellte Fertigprodukte sowohl für kommerzielle als auch für industrielle Anwendungen.

Software für die additive Fertigung

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Arten der additiven Fertigung

Die additive Fertigung kann je nach verwendeten Maschinen, Materialanforderungen und Produktanwendung verschiedene Verfahren umfassen.

  • STEREOLITHOGRAFIE

    Eine fotopolymere Flüssigkeit wird in einem Bad mittels fokussiertem UV-Licht ausgehärtet, das die Werkstücke Schicht für Schicht aufbaut. So entsteht eine Endoberfläche mit hoher Detailgenauigkeit.

  • BINDER JETTING

    Ein pulverförmiges Ausgangsmaterial wird gehärtet, wenn der Druckerkopf bei einem Schichtungsverfahren einen Tropfen Binder abgibt. Mit diesem Verfahren können vollfarbige Prototypen hergestellt werden.

  • MATERIALSTRAHLEN

    Wird dort eingesetzt, wo Oberflächenbearbeitung und Formtests erforderlich sind. Ein Druckerkopf trägt nach und nach fest werdende Schichten von UV-härtendem Material auf und formt so Prototypenentwürfe.

  • MATERIAL-EXTRUSION

    „Fused Deposition Modeling“ ist ein gängiges 3D-Druckverfahren, bei dem Produkte aus geschichteten CAD-Modellen entstehen, indem ein Kunststoffmaterial per Extrusion mittels einer beheizten Düse aufgebracht wird.

  • POWDER BED FUSION

    Laser- oder Elektronenstrahlen verschmelzen Material in Pulverform rasch miteinander, beispielsweise verschiedene Metalle. Diese Technik wird für Kreisläufe, Strukturen und Bauteile verwendet.

  • BOGENKASCHIERUNG

    Metall- oder Papierbänder werden durch Ultraschallschweißen bzw. Verkleben miteinander verbunden. Die Endform wird durch weitere Materialabtragungsverfahren fertiggestellt.

  • DIRECTED ENERGY DEPOSITION

    Dient zur Reparatur oder Beschichtung fertiger Komponenten durch die Extrusion von laseraufgeschmolzenem Material – meist Metallpulver – mittels einer mehrachsigen Düse auf die Druckoberfläche.

  • METALLGUSS

    Dank dem Einsatz von Software für generatives Design und Simulation bei der Herstellung von komplexen Metallbauteilen profitieren Hersteller mehr von bewährten Metallgussverfahren.

Erfahren Sie, wie Unternehmen die Autodesk-Software für die additive Fertigung einsetzen

  • Großflächendruck

    MAMBO

    Moi Composites erstellte einen Bootsentwurf für den 3D-Druck, der mit herkömmlichen Bootsbaumethoden nicht realisierbar gewesen wäre.

  • Die Baubranche neu gestalten

    LASIMM

    LASIMM wurde entwickelt, um die Kosten zu senken, die Effizienz zu steigern und die Produktion flexibler zu machen. Dies sind die wichtigsten Säulen zur Verbesserung der industriellen Wettbewerbsfähigkeit Europas.

  • Propeller im 3D-Druck

    RAMLAB

    Das RAMLAB des Hafens Rotterdam und Autodesk produzieren die weltweit erste additiv gefertigte, zertifizierte Schiffsschraube.

Wie sieht der Entwurfsvorgang für die additive Fertigung aus?

Die additive Konstruktion entwickelt sich rasant weiter. Der 3D-Druck umfasst mittlerweile Verfahren wie Metall-Laser-Sintern, Powder Bed Fusion und sogar Hybridverfahren unter Einbindung von Guss- und Robotertechnik.

Trends in der additiven Fertigung

Die additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Sie hat sich bei großen Industrieunternehmen durchgesetzt, die nach Möglichkeiten suchen, ihre Produkte zu verbessern. Die Möglichkeit einer nahezu sofortigen Bauteileherstellung und maßgeschneiderter Entwürfe kann mit anderen Herstellungsverfahren nicht repliziert werden und hat die Investition und Forschung im Bereich additive Konstruktion erheblich beschleunigt.

Ressourcen und Werkzeuge für die additive Fertigung

Weitere Informationen zur additiven Fertigung finden Sie in diesen Blogs, Anleitungen, Tipps und Lernprogrammen.

Nutzen Sie die zusätzliche additive Fertigungstechnologie innerhalb von Fusion 360.

Mit der Fusion 360 Additive Build Extension können Sie 3D-Druckparameter auswählen, Bauteile automatisch auswählen und vollständig assoziative Stützstrukturen erstellen. So wird die Programmierung effizienter. Außerdem können Sie innerhalb derselben Fusion-360-Umgebung subtraktive Fertigungsvorgänge erstellen, um präzise Eigenschaften zu bearbeiten und eine qualitativ hochwertige Oberflächenbehandlung zu erzielen.

Häufig gestellte Fragen zur additiven Fertigung

Nachfolgend finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen, die uns zum Thema additive Fertigung und Autodesk-Software gestellt werden.

Die additive Fertigung wird eingesetzt, um leichtere, stärkere Bauteile und Systeme mit viel höherer Effizienz herzustellen. Sie wird in den folgenden Branchen eingesetzt:

  • In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie ermöglicht additive Technologie die schnelle Herstellung leichterer und stärkerer Bauteile
  • Im Gesundheitswesen können Implantate und andere Prothesen hergestellt werden
  • In der Zahnmedizin und Orthopädie können Implantate exakt in den passenden Größe für die einzelnen Patienten (die naturgemäß sehr individuell sind) kostengünstig angefertigt werden
  • In der Schmuckherstellung können komplexe und ausgefeilte Designs problemlos umgesetzt werden
  • Für die Kleinserienproduktion in allen Branchen, die niedrige Stückzahlen benötigen oder für die Rapid Prototyping Vorteile bietet, beispielsweise bei der Herstellung von Mundstücken für Musikinstrumente und der Komponentenfertigung
  • Für die Werkzeugreparatur: Werkzeuge aufzuarbeiten und zu reparieren ist umweltfreundlich und kostengünstig

Die additive Fertigung bietet zahlreiche Vorteile für den industriellen Einsatz. Insbesondere entstehen durch additive Technologien Bauteile, die leichter, stabiler und schneller zu fertigen sind als herkömmliche Bauteile.

Bei der additiven Fertigung, auch 3D-Druck genannt, wird Material hinzugefügt, um ein Objekt zu erstellen. Maschinen bringen das Material Schicht für Schicht in präzisen geometrischen Formen auf; mittels computergestützter Konstruktionssoftware oder 3D-Objektscannern werden Modelle erstellt, die die Hardware steuern.

Bei der additiven Fertigung wird eine Vielzahl von Materialien verwendet, darunter Metalle, Keramik und Glas. Jedes Material hat seine eigenen Vorteile und Anwendungsbereiche. Pulver für den 3D-Druck von Metallen können von Titan über Legierungen bis zu Edelmetallen wie Gold reichen. Polymere (einschließlich ABS, PLA, PVA und Polycarbonat) und Metalle (Gold, Edelstahl, Silber, Stahl, Titan) sind zwei der am häufigsten verwendeten Materialien. Viele andere Materialien können ebenfalls verwendet werden, darunter Keramik, Glas, Harz und möglicherweise sogar menschliche Zellen.

3D-Druck ist ein benutzerfreundlicherer Begriff, der zunehmend häufiger verwendet wird als der Begriff additive Fertigung. Es gibt jedoch einige feine Unterschiede, und der Begriff „additive Fertigung“ kann auch für andere Prozesse wie Rapid Prototyping verwendet werden, während „3D-Druck“ restriktiver ist.

Die beiden Begriffe können am besten wie folgt definiert werden:

  • 3D-Druck: Fertigung von Objekten durch Auftragen eines Materials mithilfe eines Druckkopfs, einer Düse oder einer anderen Druckertechnologie
  • Additive Fertigung: Erstellen von Objekten aus 3D-Daten, in der Regel Schicht für Schicht

Die Technologie bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden, beispielsweise Flexibilität, Geschwindigkeit und Kostensenkung. Da die additive Fertigung per Definition eine additive Methode ist, gibt es weit weniger Ausschuss. Das in der Maschine verbleibende Pulver kann für das nächste Projekt wiederverwendet werden, sodass nichts weggeworfen oder verschrottet werden muss. Herkömmliche Methoden sind subtraktiv (Entfernen von Material, um das endgültige Ergebnis zu erzielen), was dazu führen kann, dass bis zu 90 % des Materials als Abfall enden. Außerdem führt die erreichbare Präzision zu einer höheren Qualität und die Gesamtproduktionszeiten werden verkürzt. Und schließlich muss dank der konstruktiven Flexibilität ein Bauteil nicht mehr für alle Anwendungen passen, was zu niedrigeren Prozesskosten führt.

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