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Das Herstellungsverfahren, das als additive Fertigung oder 3D-Druck bekannt ist, bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden. Die Vorteile dieser Methode liegen in den Bereichen Design, Zeit und Kosten. Doch wie bei jedem anderen Verfahren gibt es auch bei der 3D-Drucktechnologie Herausforderungen, die berücksichtigt werden müssen, bevor man sich für ihren Einsatz entscheidet.
Die Stärken des 3D-Drucks
3D-Druck ist flexibel und "bearbeitbar"
Praktisch alle Drucke sind Konstruktionen, die bis ins kleinste Detail individuell gestaltet werden können. Der 3D-Druck ermöglicht es, komplexere Projekte zu entwerfen und zu drucken, unabhängig von den Konstruktionsbeschränkungen, die bei herkömmlichen Herstellungsverfahren bestehen.
Der 3D-Druck erfordert keine komplexe, langwierige Planung und Prototypenerstellung
3D-Drucker ermöglichen die Herstellung von Teilen in wenigen Stunden. Auf diese Weise kann jede nachfolgende Phase schneller abgeschlossen werden, und eventuelle Änderungen können schneller vorgenommen werden. Im Vergleich zur maschinellen Fertigung von Prototypen ist der 3D-Druck billiger und schneller in der Herstellung von Teilen.
3D-Druck verbraucht wenig Ressourcen
Ein weiterer Vorteil des bedarfsorientierten 3D-Drucks besteht darin, dass er im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsverfahren keine großen Lagerbestände erfordert. Das spart Platz und Kosten, da nur bei Bedarf in großen Mengen gedruckt werden muss. Darüber hinaus werden alle 3D-Konstruktionsdateien in einer virtuellen Bibliothek gespeichert, da sie unter Verwendung des 3D-Modells als CAD- oder STL-Datei gedruckt werden. Mit einer gut organisierten Bibliothek kann jedes Modell leicht gefunden und ausgedruckt werden. Änderungen an Projekten können sehr kostengünstig durch die Bearbeitung einzelner Dateien vorgenommen werden, ohne dass veraltetes Material verschwendet oder in weitere Werkzeuge investiert werden muss.
3D-Druck schadet der Umwelt nicht
3D-Druck schadet der Umwelt nicht. Es ist eine less waste Technologie. Für die Herstellung von Teilen werden nur die Baumaterialien benötigt, d.h. Filamente oder Harze und eventuelle Träger. Im Vergleich zu alternativen Methoden, bei denen große Teile der nicht verwertbaren Materialien wegfallen, entsteht nur wenig oder gar kein Abfall. Das 3D-Druckverfahren spart also Ressourcen und reduziert die Kosten für die verwendeten Materialien.
3D-Druck ist problemlos verfügbar
3D-Drucker als Fertigungsmittel sind für eine Vielzahl von Herstellern verfügbar geworden, da immer mehr lokale Unternehmen Outsourcing-Dienstleistungen anbieten. Dies spart Zeit und erfordert keine hohen Transportkosten im Vergleich zu traditionelleren Herstellungsverfahren, die in Ländern wie China praktiziert werden.
3D-Druck hat große Perspektiven
Ganz nach dem Motto: Das Beste kommt zum Schluss – ja, absolut ja! Wir sind ratlos, woher der weit verbreitete Glaube kommt, der 3D-Druck sei eine Art Spaß und bestenfalls eine technologische Kuriosität. Gut, dass wir zufällig die Gelegenheit haben, dieses Missverständnis zu beseitigen. Der 3D-Druck ist zwar noch nicht in der Lage, die traditionellen Fertigungsindustrien zu verdrängen und diejenigen aus dem Geschäft zu drängen, die sich der Modernisierung widersetzen, aber Analysten sagen ihm ein erhebliches Wachstum voraus.
Beschränkungen des 3D-Drucks
Der 3D-Druck verwendet eine begrenzte Gruppe von Materialien
Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung von Objekten aus einer Vielzahl von Kunststoffen, Harzen und Metallen, und die Zahl der Materialien selbst nimmt weiter zu, wie so exotische Ideen wie Schokolade zeigen, aber die Auswahl an Rohstoffen ist nicht unbegrenzt. Das liegt daran, dass nicht alle Metalle und Kunststoffe in dem Maße temperaturbeständig sind, wie es für den 3D-Druck erforderlich ist. Darüber hinaus können viele dieser Materialien nicht recycelt werden, und nur einige von ihnen sind lebensmittelecht – obwohl die Tatsache, dass es sie gibt, ein weiterer Entwicklungsbereich ist.
3D-Drucker haben begrenzte Abmessungen
Nun, leider ja, es geht genau um den Arbeitsbereich. Kommerzielle 3D-Drucker haben recht kleine Druckkammern, was die Größe der zu druckenden Teile begrenzt. Größere Bauteile müssen in Einzelteilen gedruckt und nach der Herstellung zusammengefügt werden. Auch spezielle Lösungen wie Creality 3DPrintMill können zu diesem Zweck eingesetzt werden. Bei größeren Teilen bedeutet dies in der Regel höhere Kosten und mehr Zeit.
Professioneller 3D-Druck erfordert Nachbearbeitung
Viele fragen sich, ob das 3D-gedruckte Modell einsatzbereit ist oder ob noch zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Große Teile erfordern definitiv Nachbearbeitung. Viele 3D-gedruckte Teile können auch gereinigt werden, um Stützmaterial aus dem Design zu entfernen und die Oberfläche zu glätten. Zu den angewandten Endbehandlungsmethoden gehören Wasserstrahlen, Sandstrahlen, chemisches Einweichen und Spülen, Luft- oder Wärmetrocknung, Montage und andere. Die Nachbearbeitung hängt von Faktoren wie der Größe des Teils, der geplanten Anwendung und der Art der für die Produktion verwendeten 3D-Drucktechnologie ab. Für kleine Modelle, die auf Heimdruckern erstellt werden, ist keine Bearbeitung erforderlich, obwohl Ästheten eine Nachbearbeitung zu schätzen wissen.
Unsachgemäß hergestellte 3D-Drucker-Modelle können einfach auseinanderfallen
Dies kann in jeder Phase der Produktion geschehen und gilt nicht nur für fertige Modelle. Beim 3D-Druck werden die Teile Schicht für Schicht hergestellt, und obwohl die Schichten aneinander haften, können sie sich unter Belastung und verschiedenen Umweltfaktoren auch lösen. Das Problem ist besonders relevant für die Herstellung von Bauteilen mit der FDM-Technologie, bei der die thermoplastischen Fasern nach einem bestimmten Muster durch Schmelzextrusion aufgebracht werden. Teile, die mit den etwas weniger verbreiteten Polyjet- und Multijet-Verfahren hergestellt werden, sind ebenfalls spröder. In manchen Fällen ist das Spritzgießen die bessere Wahl, weil dabei homogene Teile entstehen, die sich nicht trennen und brechen.
