Wohl jede/r hat schon von 3D-Druckverfahren gehört oder gelesen, manche/r vielleicht schon praktische Erfahrungen mit dieser schon seit den 80er-Jahren bekannten Technologie der ‚Additiven Fertigung‘ oder auch Additive Manufacturing gesammelt.

Dieses geniale Produktionsprinzip ist längst seinen Kinderschuhen entwachsen, erlaubt es doch die Ad-Hoc-Produktion auch hoch komplexer Strukturen und Bauteile, sogar mit Hinterschneidungen und macht sich deshalb in vielen Disziplinen von der Entwurfs-, über die Entwicklungs- bis hin zur Produktionsphase nützlich. So lassen sich Metall- und Kunststoffbauteile, dreidimensionale Textilien und sogar Prothesen und Körperersatzteile drucken, wofür eine Vielzahl von spezialisierten 3D-Druckverfahren und Materialien zur Verfügung stehen.

Wer als Gestalter oder Designer rationeller, entscheidend realistischer und damit auch überzeugender arbeiten will, kommt um 3D-Druck nicht mehr herum. Deshalb wollen wir uns in diesem Beitrag auf die Bereiche Modell- und Prototypenbau konzentrieren. Zumal, weil neueste, kompakte und durchaus erschwingliche Geräte diese leistungsfähige Technologie auch für kleinere Betriebe und Designstudios ausgesprochen attraktiv machen.

Was ist 3D-Druck?

Anders als bei den ‚substraktiven‘ Produktionsverfahren bei denen Material in Formen gegossen, gespritzt oder ‚spanabhebend‘ gebohrt, gefräst oder abgedreht – also durch Wegnehmen von Material in die gewünschte Form gebracht wird, arbeitet man beim 3D-Druck mit kontrolliertem, schichtweisem Hinzufügen von Werkstoffen, um ein dreidimensionales Objekt zu erzeugen.

Die Datenbasis für diese Produktionsweise bildet ein virtuelles, digitales Modell, das zuvor mit 3D-Design-Software erzeugt wurde. Dieses ‚Modell‘ wird von der Drucker-Software in hauchdünne Schichten zerlegt und in Anweisungen in Maschinensprache (G-Code) übersetzt, die der Drucker dann sklavisch und automatisch ausführt.

Die 3D-Druckverfahren

Je nach gewünschtem Ergebnis oder Problemstellung stehen verschiedenartige, spezialisierte 3D-Drucker mit verschiedenen Funktionsweisen zur Verfügung:

PolyJet-Technologie

PolyJet ist ein so genanntes ‘generatives’ Fertigungsverfahren, mit dem gegenüber anderen Drucktechnologien breitesten Materialspektrum. Die damit gefertigten Objekte können somit ein großes Spektrum physikalischer Eigenschaften von optisch transparent bis hin zu gummi-elastisch aufweisen.

Mit der PolyJet-Technologie lassen sich sehr glatte, hoch präzise Bauteile, Prototypen und Produktionshilfsmittel fertigen. Dank mikroskopisch feiner Schichtauflösung und einer Genauigkeit von bis zu 0,014 mm sind auch sehr dünne Wandstärken und komplexe Formen realisierbar.

Die Vorteile von PolyJet 3D-Druckverfahren:

  • Realisierung glatter, sehr detailreicher Prototypen, die das Endprodukt perfekt visualisieren.
  • Es lassen sich präzise Formwerkzeuge, Schablonen, Montagevorrichtungen und andere Fertigungswerkzeuge herstellen.
  • Auch komplexe Formen mit anspruchsvollen Details und feinen Oberflächen sind machbar.
  • In einem einzigen Modell lässt sich eine Vielzahl von Farben und Materialien unübertroffen wirtschaftlich integrieren.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Desktop FDM-Drucker schmelzen von Spulen abgewickeltes z.B. thermoplastisches Material, sogenannte ‚Filamente‘, die dann ähnlich wie bei einer Klebepistole von einer Extrudierdüse auf einer Basisplatte Schicht um Schicht aufgebaut werden.

SLS-Druck

Auch Metalle lassen sich 3D-drucken, zum Beispiel im Sinterverfahren. In der Industrie kommen voluminöse Selektive Lasersinter-Maschinen (SLS) zum Einsatz, die mittels eines Laserstrahls Kunststoff- oder auch Metallpulver in hauchdünnen Schichten aufeinander schmelzen bzw. -sintern.

Je nach den Dimensionen der zu produzierenden Objekte und abhängig vom Druckertyp kann ein Druckvorgang Stunden dauern.

Stereolithographie (SLA)

Bei der SLA, wie auch SLS eine additive Methode, entstehen Modelle Schicht für Schicht. Dabei kommt ein härtbares Photopolymer – ein flüssiges Harz – zum Einsatz, das mittels fokussiertem oder UV-Licht gehärtet wird. In der Regel bauen SLA-Drucker Modelle von oben nach unten, wobei die Basis das entstehende Modell allmählich aus dem Harzbad heraus, nach oben hebt. Als Lichtquellen dienen Laser oder (beim Digital Light Processing/ DLP) digitale Projektoren. Während Laser schichtweise ‘Striche’ zeichnen, wird bei der DLP jeweils eine komplette, zweidimensionale ‘Scheibe’ des Objekts auf das noch flüssige Harzbad projiziert. Die gedruckten Gegenstände müssen in der Regel nachbearbeitet werden.

Schicht für Schicht – Eine kurze Geschichte des 3D-Drucks

  • Schon anno 1964 beschrieb der Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke erstmals das Prinzip eines 3D-Druckers.
  • In den 90er und 2000er Jahren wurde SLS entwickelt und Stratasys brachte FDM auf den Markt. Die Drucker wurden, weil noch sehr teuer, nur im industriellen Prototypenbau eingesetzt.
  • Die israelischen Wissenschaftler Hanan Gotaait, Gershon Miller und Rami Bonen, präsentierten im Jahr 2000 die PolyJet-Technologie. Ihre Firma Objet Geometries war – 2001 schon über 36 Millionen Dollar wert – fusionierte im Jahr 2011 mit Stratasys.
  • Um den 3D-Druck als industrielle Fertigungstechnologie zu etablieren, definierte und normierte die ‚American Society for Testing and Materials‘ (ASTM) 2009 die Standardterminologie für die Additive Fertigung.
  • Als 2009 die Patente für FDM ausliefen, wurden vom RepRap-Projekt die ersten preiswerteren Desktop-3D-Drucker entwickelt. Die Preise purzelten vom sechsstelligen in den niedrigen vierstelligen Bereich.
  • Laut dem US-amerikanischen Consultingfirma Wohlers Associates wurden von 2015 bis 2017 weltweit über 1 Million Desktop-3D-Drucker verkauft. Der Absatz industrieller Metalldrucker hat sich von 2016 auf 2017 fast verdoppelt.

3D-Druckverfahren: auf einen Blick

Die zahlreichen Vorteile der verschiedenen Technologien.

Pro:
Kostengünstiges Prototyping
Schnelle Bearbeitung (weniger als 24 Stunden)
Funktionale Anwendungen (unkritische Belastung)
PolyJet-Drucker arbeiten sehr präzise und maßhaltig

Contra:
Bei FDM-Druck: begrenzte Maßhaltigkeit und sichtbare Schichtlinien müssen ggf. nachbearbeitet werden
Anisotrope, also ausrichtungsbezogene, mechanische Eigenschaften des Druckmaterials sind zu berücksichtigen

Bei Entwurf, Designstudien und Prototyping sind einige der genannten Schwachpunkte zu vernachlässigen, wenn in der ‘wirklichen’ Produktion ohnehin konventionelle Technologien zum Einsatz kommen sollen. Per Saldo überwiegen die Vorteile, insbesondere bei der PolyJet-Technologie, deutlich.

Auch wenn 3D-Druck wohl kaum viele konventionelle Produktionsverfahren ersetzen wird, so gibt es doch viele Anwendungen, bei denen 3D-Drucker einen Entwurf aus einem funktionsfähigen Material schnell und sehr präzise realisieren können. Designer welche die Vorteile von 3D-Druck kennen, können fundierter über ein Herstellungsverfahren für bessere Produkte entscheiden.

Wir haben uns zwei Drucker, die sich für den Einsatz in Designstudios sehr anbieten, einmal genauer angeschaut. Beide 3D-Drucker arbeiten mit der PolyJet-Technologie von Stratasys.

3d-Druckverfahren

Stratasys J55

Die Stratasys J55TM – Das kompakte Multitalent im Designstudio

Mit seiner kompakten Bauweise ist dieser 3D-Drucker mit der Stratasys PolyJet-Technologie bestens für den Büroeinsatz geeignet. Der Vollfarb-3D-Drucker mit fünf Materialkanälen und rotierender Bauplattform mit fixiertem Druckkopf gewährleistet eine außerordentlich gute Druck- und damit auch Oberflächenqualität. Die J55TM erlaubt dank ProAeroTM-Filtertechnik den geruchsfreien, geräuscharmen und energiesparenden Betrieb direkt im Designstudio und dies mit Abmessungen von nur 65 cm × 66 cm × 151 cm, bei geringem Platzbedarf.

Die Treibersoftware GrabCAD PrintTM erlaubt mit dem J55 einen optimalen Workflow vom Design bis zum 3D-Druck, weil sich Entwürfe als native CAD-Dateien oder 3MF-Dateiformate importieren lassen. GrabCAD Print bietet zudem eine Pantone®-validierte Farbanpassung.* Dank Remote-Verwaltung lassen sich Druckaufträge auch aus der Ferne managen. Weil sich die Stützstrukturen mechanisch oder durch Wasserdruck entfernen lassen, sind auch komplexe Bauteile ohne komplizierte Nachbearbeitung realisierbar, und dies ohne Zugeständnisse an Genauigkeit** und Detailtreue.

* PANTONE-Validierung

** Abweichung der STL-Abmessungen für 1 Sigma (67 %) in Modellen aus festem Material, je nach Größe: unter 100 mm – ±150 μ; über 100 mm – ±0,15 % der Bauteillänge.

Abweichung der STL-Abmessungen für 2 Sigma (95 %) in Modellen aus festem Material, je nach Größe: unter 100 mm – ±180 μ; über 100 mm – ±0,02 % der Bauteillänge. (Gemessen bei einer Umgebungstemperatur von 23 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 %).

3d-druckverfahren

Stratasys J8-Serie

Die J8-Serie von Stratasys

Verblüffend realistisch

Dank Vollfarbdarstellung, Textur-Mapping und Farbverläufen erlauben die 3D-Drucker J826TM, J835TM und J850TM eine unvergleichliche Perfektion im Vormodell- und Prototypenbau. Die mit ihnen produzierten Prototypen bestechen schon mit den haptischen, optischen und funktionellen Eigenschaften und geben die Intentionen des Designers in Farbigkeit, Materialwahl und Oberflächeneigenschaften exakt wieder.

Die gesamte Modellreihe ist PANTONE ValidatedTM und erschließt das PANTONE MATCHING SYSTEM (PMS) erstmals für den 3D-Druck. Die damit machbaren verblüffenden Farbkombinationen in Verbindung mit den Multimaterial-Fähigkeiten der J8-Serie lassen sich sehr schnell äußerst realitätsgetreue Modelle und Prototypen im Look and Feel der ‚echten‘ Produkte fertigen – und das ganz ohne Lackieren oder Montageaufwand.

Beispiellos leistungsfähig

Die 3D-Drucker der J8-Serie ermöglichen maximalen Realismus in Disziplinen wie Design, Medizin und Bildung. Dank der riesigen Farbpalette und des großen Spektrums zu verarbeitender Materialien – von fest bis flexibel und transparent bis blickdicht – lassen sich verblüffend realitätsgetreue Prototypen und Modelle in einem einzigen Arbeitsgang herstellen.

Wir als Designer können bis zu sieben verschiedene Materialien in einem einzigen Bauteil kombinieren, und Farbe, Transparenz und Flexibilität in nie gekannter Weise kombinieren. Mit VeroUltraClearTM lassen sich zudem Glanz und Transparenz von Acryl und Glas verblüffend realistisch simulieren.

Farbverbindliche Bauteile lassen sich mit den Farben aus dem PANTONE® Leitfaden (Pantone Formula Guide Solid Coated) wie auch des PANTONE® SkinToneTM mit tausenden von Tönen des gesamten Spektrums menschlicher Hauttypen problemlos entwerfen und drucken. Hier eröffnen sich bisher ungekannte Optionen für das Mode-Design, wo diese Farbpaletten das Design und die Produktion von z.B. Accessoires, Miederwaren und körpernaher Bekleidung erleichtern und optimieren können. Materialien in 110 verfügbaren, natürlichen Hauttönen lassen sich aber auch z.B. bei Spielwaren und in der ästhetisch optimierten medizinischen sowie Sport-Prothetik einsetzen.

Software: Schnell und effizient mit GrabCAD PrintTM

Die Software GrabCAD PrintTM beschleunigt Arbeitsabläufe entscheidend, denn mit ihr drucken Sie direkt aus professionellen CAD-Formaten. So sparen Anwender kostbare Zeit für die Konvertierung und Reparatur von STL-Dateien. Weil ein Klick in GrabCAD Print reicht, um PANTONE Farben anzupassen, werden zeitraubende manuelle Farbversuche überflüssig. Intelligente Standardeinstellungen, Quickinfos und Benachrichtigungen führen den Anwender durch einen reibungslosen Druckprozess. Detaillierte Modell-, Bauplattform- und Schichtvorschauen erleichtern eventuell noch notwendige Anpassungen vor dem Druck.

Die Material-Kapazität der Stratasys J8-Serie mit sieben verschiedenen Materialien erlaubt den Einsatz der gängigsten Harze und vermeidet damit durch Materialwechsel bedingte Ausfallzeiten. Geschwindigkeit und Druckqualität lassen sich durch verschiedene Druckmodi an spezifische Anforderungen anpassen.

Überzeugend visualisieren: Schnelle Drafts und Konzeptmodelle

Im Super-High-Speed-Modus lassen sich auf der J8-Serie mit dem Material DraftGreyTM sehr schnell überzeugende Konzeptmodelle drucken. In weiteren Druckmodi sind mit verschiedenen anderen Materialien auch höhere Druckauflösungen möglich.

Die J8-Serie kann zwei Stützmaterialien verarbeiten: Das per Wasserstrahl entfernbare SUP705TM sowie das lösliche, leicht entfernbare SUP706BTM für automatisierte Nachbearbeitung und größere Gestaltungsfreiheit bei komplexen Geometrien, filigranen Details und kleinen Hohlräumen.

Die Vor- und Nachteile von 3D-Druck im Detail

Vorteile:

Schnelligkeit der Produktion

Ein Hauptvorteil der additiven Herstellung – 3D-Druckverfahren – ist die Schnelligkeit im Vergleich zu traditionellen Herstellungsmethoden. Selbst komplexe Konstruktionen können innerhalb weniger Stunden von einem CAD-Modell hochgeladen und gedruckt werden, sodass Design- oder Konstruktionsideen schnell überprüft und weiterentwickelt werden können. Dauerte es früher noch Tage oder gar Wochen, um einen Prototyp zu erstellen, so verfügt der Konstrukteur bei der additiven Fertigung innerhalb weniger Stunden über ein Modell. Auch wenn es bei den eher industriell genutzten Maschinen zur additiven Fertigung länger dauert, bis ein Teil gedruckt und nachbearbeitet ist, bietet die Möglichkeit, Funktionsbauteile in kleinen bis mittleren Stückzahlen herzustellen, einen enormen Zeitvorteil im Vergleich zu traditionellen Fertigungstechniken bei denen die Vorlaufzeit allein für ein Spritzgusswerkzeug Wochen betragen kann.

Herstellung in nur einem Schritt

Eine der größten Herausforderungen für einen Konstrukteur ist die Frage, wie sich ein Bauteil so effizient wie möglich fertigen lässt. Die meisten Werkstücke erfordern eine ganze Reihe von Fertigungsschritten wenn sie mit herkömmlichen Technologien hergestellt werden. Die Reihenfolge dieser Fertigungsschritte hat Einfluss auf die Qualität und Produzierbarkeit des jeweiligen Projekts.

Beispiel: ein konventionell hergestelltes Bauteil aus Stahl:

Ähnlich wie bei der additiven Fertigung beginnt der Prozess mit einem CAD-Modell. Sobald der Entwurf fertig gestellt ist, beginnt man mit dem Zuschnitt der Stahlprofile auf Maß. Diese werden dann in Position eingespannt und eines nach dem anderen verschweißt, um die Halterung zu bilden. Manchmal muss sogar eine Spannvorrichtung angefertigt werden, um sicherzustellen, dass alle Bauteile korrekt ausgerichtet sind. Dann werden die Schweißnähte geschliffen, um eine gute Oberflächenqualität zu erzielen. Als nächstes werden Bohrungen zur Wandmontage angebracht und schließlich wird die Halterung sandgestrahlt, grundiert und lackiert.

Additive Fertigungsmaschinen erledigen einen solchen Fertigungsprozess in einem einzigen Arbeitsgang, ohne dass ein Maschinenbediener eingreifen müsste. Sobald der Konstruktionsentwurf fertiggestellt ist, kann dieser innerhalb weniger Stunden in einem Schritt auf die Maschine geladen und gedruckt werden.

Die Möglichkeit, ein Bauteil in einem einzigen Schritt herzustellen, verringert erheblich die Abhängigkeit von unterschiedlichen Fertigungsverfahren wie maschinelle Bearbeitung, Schweißen und Lackieren und bietet dem Konstrukteur eine größere Kontrolle über das Endprodukt.

Geringere Risiken

Ein mangelhafter Prototyp kostet Zeit und Geld. Schon kleine Änderungen an einer Gussform oder einem Fertigungsverfahren können große finanzielle Folgen haben.

Die Möglichkeit, einen Entwurf zunächst zu überprüfen, indem ein serienreifer Prototyp gedruckt wird, bevor in teure Fertigungsausrüstung wie z.B. Formen oder Werkzeuge und Vorrichtungen investiert wird, verringert das Risiko beim Prototyping. So kann man Vertrauen in den eigenen Konstruktionsentwurf gewinnen, bevor man in die kostspielige Serienproduktion investiert.

Kosten

Die Herstellungskosten gliedern sich in Maschinenbetriebskosten, Materialkosten und Arbeitskosten

Kosten des Maschineneinsatzes:

Die meisten Desktop-3D-Drucker verbrauchen kaum mehr Energie als ein Laptop. Additive industrielle Fertigungstechnologien brauchen dagegen recht viel Energie, um ein einzelnes Teil herzustellen. Allerdings führt ihre Fähigkeit, komplexe Bauteilgeometrien in einem einzigen Schritt herzustellen, zu mehr Effizienz und Durchsatz. Die Maschinenbetriebskosten schlagen in den Gesamtherstellungskosten im Allgemeinen am wenigsten zu Buche.

Materialkosten:

Die Materialkosten für additive Fertigung schwanken je nach Technologie erheblich. FDM-Desktop-Drucker verwenden Filamentspulen, die etwa ab $25 pro Kilogramm kosten, während das für den SLA-Druck benötigte Kunstharz etwa $150 pro Liter kostet. Nylonpulver, wie es im SLS-Druck verwendet wird, kostet ab $70 pro kg, während vergleichbare Nylonpellets, wie sie im Spritzguss verwendet werden, für nur $2 – $5 pro kg zu beziehen sind. Die Vielzahl der für die additive Fertigung verfügbaren Materialien erschwert den Vergleich mit der traditionellen Fertigung. Man kann aber sagen, dass die Materialkosten den größten Anteil an den Kosten eines additiv gefertigten Teils ausmachen.

Arbeitskosten

Ein Hauptvorteil des 3D-Drucks sind die günstigen Arbeitskosten. Denn, abgesehen von einer eventuellen Nachbearbeitung benötigen die meisten 3D-Drucker nur einen einzigen Bediener, der einen Knopf drückt. Die Maschine folgt dann einem vollständig automatisierten Prozess zur Herstellung des Teils. Verglichen mit der traditionellen Fertigung, bei der in der Regel hochqualifizierte Maschinisten und Bediener erforderlich sind, tendieren die Arbeitskosten für einen 3D-Drucker gegen Null.

Die additive Fertigung geringer Stückzahlen lässt sich im Vergleich zur traditionellen Fertigung sehr konkurrenzfähig kalkulieren. Für die Herstellung von Prototypen zur Überprüfung von Form und Passgenauigkeit späterer Serienprodukte, ist sie wesentlich kostengünstiger als andere alternative Herstellungsmethoden wie z.B. Spritzguss und bei der Herstellung einzelner Bauteile oft durchaus konkurrenzfähig. Traditionelle Herstellungsverfahren werden dagegen erst mit steigenden Stückzahlen kostengünstiger und die hohen Rüstkosten amortisieren sich erst mit großen Stückzahlen.

Komplexität und Freiheit der Formgebung

Die durch traditionelle Fertigungsverfahren bedingten Einschränkungen der Machbarkeit sind für die additive Fertigung im Allgemeinen unwichtig. Weil die Bauteile schichtweise aufgebaut werden, gelten bei ihrer Konstruktion für 3D-Druck Anforderungen wie Entformungsschrägen, Hinterschneidungen und Zugänglichkeit für Werkzeuge nicht. Zwar gibt es (z.B. bei FDM) gewisse Einschränkungen bei den noch druckbaren Details, aber die größte Herausforderung bei der additiven Fertigung liegt in der optimalen Ausrichtung des Druckes sowie in der Bereitstellung eines effektiven technischen Supports um das Risiko von Druckfehlern zu minimieren. Grundsätzlich eröffnet sich Designern eine große gestalterische Freiheit die es erlaubt, auch sehr komplexe Geometrien und Materialmixe zu realisieren.

Individualisierung

3D-Druck bietet nicht nur mehr gestalterische und konstruktive Freiheit, sondern ermöglicht auch die vollständige Individualisierung von Konstruktionen und Designs. Die aktuellen additiven Fertigungstechnologien, allen voran die PolyJet-Technik, eignen sich hervorragend für die Produktion von Einzelanfertigungen. Dieser Vorteil wurde von der Medizin- und Dentalbranche für die Herstellung von maßgefertigtem Modellen für Zahnersatz, Implantate und zahnmedizinischen Hilfsmitteln längst erkannt. Von hochwertiger, perfekt auf den Athleten zugeschnittener Sportausrüstung bis hin zu Sonnenbrillen und modischen Accessoires nach Maß ermöglicht die additive Fertigung die wirtschaftliche Fertigung einzelner, kundenspezifischer Werkstücke.

Eine leicht zugängliche Technologie

Additive Manufacturing ist zwar schon seit über 30 Jahren bekannt, erlebte aber ihren größten Wachstumsschub erst seit 2010. Damit fand eine große Anzahl von 3D-Druckern Eingang in der Industrie, was den Konstrukteuren den Zugang zu Additiven Fertigungstechnologien erheblich erleichtert hat. Allein im Jahr 2015 wurden weltweit über 278.000 3D-Drucker unter $5000 verkauft. Seitdem haben sich die Verkaufszahlen stetig verdoppelt. Was ursprünglich eine nur einem kleinen Kreis der verarbeitenden Industrie zugängliche Nischentechnologie war, ist heute eine leicht verfügbare und kostengünstige Methode der Teileproduktion, die von vielen verschiedenen Branchen genutzt wird.

Nachhaltigkeit

Subtraktive Fertigungsmethoden, wie CNC-Fräsen oder Drehen, tragen eine erhebliche Materialmenge von einem Ausgangsblock ab, was zu großen Abfallmengen führt. Additive Fertigungsmethoden verarbeiten im Allgemeinen nur das Material, das auch tatsächlich zur Herstellung eines Werkstücks benötigt wird. Zudem kommen bei den meisten Verfahren Rohstoffe zum Einsatz, die recycelt und in mehr als einem Produktionsprozess wiederverwendet werden können, weshalb additive Herstellungsprozesse nur sehr wenig Abfall verursachen. Die weltweite Zunahme der Anzahl der Maschinen für die Additive Fertigung hatte auch positive Effekte auf die Länge der Transportstrecken für Prototypen.

Da 3D-Tischdrucker eine relativ kleine Lernkurve haben, um erfolgreich zu arbeiten, müssen die Konstruktionsdaten zur Produktion nicht an Spezialisten verschickt werden. Außerdem braucht ein industrielles additives Fertigungssystem viel weniger Platz als eine traditionelle Fertigungsanlage. Deshalb entstehen überall auf der Welt professionelle 3D-Druckdienste, sogar in Metropolen mit enormen Mieten. Die Möglichkeit, Ersatzteile direkt vor Ort zu drucken und zu produzieren, verkleinert bei den meisten additiv hergestellten Bauteilen spürbar den Kohlenstoff-Fußabdruck. Die somit kürzeren Transportwege schonen die Umwelt.

Auch konkurrenzfähig bei kleineren Stückzahlen

Zwar kann 3D-Druck bei großen Stückzahlen nicht mit traditionellen Fertigungsprozessen konkurrieren. Weil aber teure Spezialwerkzeuge oder Spezialformen entfallen, sind die Anlaufkosten so gering, dass sich Prototypen und Kleinserien identischer Stücke wirtschaftlich produzieren lassen. Da aber der Stückpreis bei höheren Stückzahlen nur geringfügig sinkt, sind keine Skaleneffekte zu erwarten. Abhängig von Material, Druckverfahren und Design des Werkstücks kann ein Break Even bei rund 100 Einheiten liegen. Bei größeren Stückzahlen bieten sich dann CNC-Bearbeitung und Spritzguss als kostengünstigere Alternativen an.

Eventuelle Nachbearbeitung

Auch mit der PolyJet-Technik 3D-gedruckte Teile erfordern normalerweise eine gewisse Nachbearbeitung. Zum Beispiel müssen eventuelle Stützelemente entfernt werden. Weil 3D-Drucker kein Material auf Luft auftragen können, werden solche bisweilen direkt mit dem Werkstück gedruckt. Sie stützen eventuelle Überhänge oder ‚schwebende‘ Partien oder sorgen für festen Halt des Werkstücks auf der Basis. Das Stützmaterial bei den PolyJet 3D-Druckern lässt sich leicht entfernen, zum Beispiel mit Wasser. Wem die Oberfläche nach dem Entfernen der Stützstruktur noch nicht glatt genug ist, hat die Möglichkeit die Oberfläche des Bauteils durch Schleifen, Glätten oder Lackieren nachzubearbeiten.

Fotos: Stratasys