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Basiswissen Wissenswertes zur additiven Fertigung

Die additive Fertigung (englisch: "Additive Manufacturing") gewinnt sowohl in der Industrie sowie in der Forschung immer weiter an Bedeutung. Doch häufig herrscht Unklarheit, was genau sich eigentlich hinter der Bezeichnung verbirgt. Dieser Artikel gibt eine Einführung darüber, was additive Fertigung eigentlich ist, wie sie funktioniert und wo sie eingesetzt wird.

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Additive Fertigungsverfahren gewinnen in der Industrie immer mehr an Bedeutung.
Additive Fertigungsverfahren gewinnen in der Industrie immer mehr an Bedeutung.
(Bild: gemeinfrei/Pixabay / CC0 )

Die additive Fertigung nimmt in der Fertigungsbranche eine zunehmend wichtigere Funktion ein. Vor allem im Werkzeugbau und im Prototypenbau werden Verfahren der additiven Fertigung eingesetzt.

Additive Fertigung: Definition und Erklärung des Prinzips

Der Einsatz von additiven Fertigungsverfahren nimmt in der Fertigung immer mehr zu. Vor allem im Werkzeugbau (Rapid Tooling), in der Fertigung von Endprodukten (Rapid Manufacturing) sowie in der Prototypenfertigung (Rapid Prototyping) findet dieses Fertigungsverfahren seinen Einsatz.

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Wo kann die additive Fertigung in den Fertigungstechnologien eingeordnet werden? Die Fertigungstechnologien ruhen generell auf drei Säulen:

  • Subtraktive Verfahren (etwas wird weggenommen): Fräsen, drehen, etc.
  • Formative Verfahren (ein Werkstoff wird umgestaltet): Giessen, schmieden, etc.
  • Additive Verfahren (etwas wird hinzugegeben): 3D-Druck, etc.

Additive Fertigung beschreibt also Verfahren, bei denen das zu errichtende Teil durch das Hinzufügen von Werkstoff errichtet wird. Dabei wird in Schichten gebaut. Dies bedeutet zweierlei:

1. Das Bauteil wird aus verschiedenen Schichten aufgebaut. In der Regel wird dabei von unten nach oben gearbeitet. Vereinfacht gesagt kommt dabei das identische Prinzip wie beim Bau von Sandburgen zum Einsatz: Auf eine Basis wird eine neue Schicht gelegt, um einen Turm zu errichten.

2. Verschiedene Prozesse laufen dabei schichtweise (d.h. nacheinander) immer wieder ab. Dabei handelt es sich um das Hinzuführen des Werkstoffs, das Schmelzen (in Form bringen) und schliesslich die Verbindung mit den vorherigen Schichten. Diese Arbeitsschritte, die Prozesskette genannt werden, sind für alle Maschinen, mit denen die additive Fertigung durchgeführt werden kann, gleich. Unterschiede gibt es lediglich in der Frage, wie die einzelnen Schichten erzeugt werden.

Die additive Fertigung gestattet es also, 3D-Objekte zu errichten. Damit dies möglich wird, benötigt die Maschine zuvor die 3D-Konstruktionsdaten ("dreidimensionaler CAD") des zu erzeugenden Teils. Der jeweilige Datensatz besteht aus den Konturdaten (Länge x, Höhe y), der Schichtenzahl (z) sowie der Schichtendicke (dz). Es ist die Aufgabe des zugehörigen Computerprogramms, das Modell in passende Schichten zu zerlegen. Die Software übermittelt den Datensatz dann als Fertigungsanweisungen an die Maschine, beispielsweise den Printer für einen 3D-Metalldruck.

Additive Fertigung in Abgrenzung zum 3D-Druck

Definitionen für 3D-Druck klingen sehr ähnlich wie die obigen Erläuterungen über die additive Fertigung. Trotzdem ist es nicht korrekt, 3D-Druck als Synonym zu verwenden. Vielmehr ist der 3D-Druck ein Verfahren des Additive Manufacturing. Dies gilt deshalb auch für den 3D-Metalldruck als eine Form des 3D-Drucks mit flüssigem Metall. Es existieren allerdings mehr als 20 unterschiedliche additive Fertigungstechnologien. Deshalb gilt folgende einfache Faustregel: Beispielsweise der 3D-Metalldruck, der oft als Oberbegriff für Additive Manufacturing eingesetzt wird, ist so zwar immer additive Fertigung. Hingegen ist additive Fertigung aber nicht immer 3D-Metalldruck. Es ist mehr: Es handelt sich um die Summe aller additiven Technologien.

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