3D Druck Grundlagen und Einführung

 

Unter den Begriffen Additive bzw. Generative Fertigungsverfahren verstecken sich die Verfahren Rapid Prototyping (RP), Rapid Tooling (RT) und Rapid Manufacturing (RM).

 

Rapid Technologien

 

„Rapid“ bedeutet ausgehend vom lateinischen „rapidus“ demnach, schnelle Verfahren bzw. Technologien. Im Grunde werden somit alle Prozessketten zusammengefasst die Bauteile unter Verwendung generativer oder additiver Verfahren herstellen.

Die Entstehung dieser Bezeichnung kommt wahrscheinlich aus einer vergleichenden Betrachtung von verschiedenen Fertigungsverfahren. Diese stellten fest, das mithilfe digitaler Daten aus 3D-Modellen, die Bauteile ohne „Werkzeuge“ und somit in direkter Umsetzung, schneller und billiger hergestellt werden könnten [1].

Es können in verschiedenen Prozessketten verschieden Materialien verarbeitet werden z.B. Glas, Metall, Keramik, Kunststoffe sowie UV-aktive Materialien. Grundlage ist immer das verschmelzen mittels Laserstrahl oder das Verfestigen mit Hilfe von Klebstoffen als chemische Reaktion. Weitere Unterteilungen sind unter anderem Qualität, Größe oder geplanter Nutzen. Einsatzbereiche sind vornehmlich im Maschinenbau, Modellbau und in der Medizintechnik zu finden, aber auch in Architektur und Designbereichen wird die Verwendung ausgeweitet.

 

Rapid Prototyping:

Ein alter und bekannter Vertreter der Rapid Technologien ist das Rapid Prototyping (RP). Es dient zur Herstellung kleiner Stückzahlen von kleinmaßstäblicher Modelle zur optischen und haptischen Bauteilüberprüfung. Rapid Prototyping dient somit nicht der Produktion von Endprodukten, sondern der Beurteilung komplexer Bauteile. Nur sehr selten werden diese Prototypen dann wie in diesem ersten Entwurf in der späteren Serienproduktion umgesetzt. Die Qualitätsanforderungen sind daher gering und auch Material und Funktionalität sind nicht mit der Serienversion identisch.

 

Rapid Tooling:

Dieser Begriff verbirgt die Herstellung von Werkzeugen und Formen mittels generativem Verfahren. Erst im Folgeprozess erfolgt die eigentliche Herstellung des Bauteils. Aufgrund der rasanten Entwicklung werden inzwischen ganze Gussformen mit hoch komplexen Geometrien, beispielsweise für den Motorenbau erstellt. Ein weiterer Vorteil bietet dieses Verfahren indem es komplizierte in die Form integrierte Kühlkanäle erlaubt. Deshalb eignet sich Rapid Tooling auch hervorragend zur Herstellung von Spritzgusswerkzeug, die nun eine deutlich verbesserte Kühlung und somit eine erhöhte Produktionsstückzahl ermöglichen.

 

Rapid Manufactoring / Direct Manufacturing:

Zu dieser Gruppe der Rapid Technologien gehören überwiegend Verfahren die zu einer direkten Erstellung von gebrauchsfertigen Bauteilen führen. Weswegen die Anforderungen an Qualität und Festigkeit der Produkte weitaus höher sind. Bei dieser Methode sind die Ansprüche an das Material, Geometrie und Funktionalität bereits voll entwickelt und umgesetzt. Rapid Manufactoring besitzt großes Potential in Hinblick auf Serienproduktion von komplexen Bauteilen, die mit herkömmlichen Verfahren nur unwirtschaftlich erzeugt werden können. Vor allem die Individualisierte Massenproduktion, beispielsweise von Zahnprothesen führen zu mehr Marktanteil.