Additive Fertigung – Vorsprung gewinnen durch 3D-Drucker

Additive Fertigung ist keine Spielerei für Technikverliebte mehr, sondern längst im praktischen Produktionsalltag angekommen. Lampenschirme, Knochenersatz, Handyhüllen, Gebäude- oder Autoteile: All das wird bereits per „3D-Druck“ hergestellt. Selbst komplexe Komponenten für industrielle Anlagen werden gedruckt, wobei sich diverse technische Funktionen direkt in die Bauteile integrieren lassen.

Was macht den 3D-Druck zu einem revolutionären Produktionsverfahren?

• Der 3D-Druck ermöglicht die maßgeschneiderte Produktion von verschiedensten Objekten.
• Es gibt wesentlich weniger Restriktionen in der Formgebung als bei konventionellen Fertigungsverfahren. Im Vergleich zum Fräsen oder Spritzgießen etwa lassen sich mit der additiven Technik extrem komplexe Geometrien und selbst filigrane bionische Strukturen erzeugen, die anders nicht möglich wären industriell zu produzieren.
• Die zugrundeliegenden 3D-Konstruktionsdaten kann der Hersteller jederzeit am Computer anpassen und die Produkte dann erneut „ausdrucken“ – ohne Umrüstung der Anlage. Die Zeit für die Umsetzung eines neuen Designs schrumpft von Tagen oder Wochen auf Stunden oder Minuten.
• Damit eignet sich der 3D-Druck sowohl für die Herstellung von Prototypen als auch für die Serienfertigung und die individualisierte Produktion.
• Gleichzeitig kann die additive Fertigungstechnik dazu beitragen, Materialien effizient und ressourcenschonend einzusetzen.

Basis jeder additiven Fertigung ist ein Datensatz, der die Objektform in hauchdünnen Lagen beschreibt. Durch einfache Modifikation dieser Konstruktionsdaten können Hersteller individuelle Kundenwünsche oder neue Designideen schnell umsetzen. Die additive Fertigung sorgt für mehr Flexibilität in der Produktion und ebnet der Industrie 4.0 den Weg.

Übliche 3D-Drucker pressen den Werkstoff durch eine Düse und bauen ein Objekt Schicht für Schicht auf. Es gibt aber auch andere Verfahren: Beim selektiven Laser-Sintern beispielsweise entstehen die Produkte schichtweise aus einem Metall- oder Kunststoffpulver, das durch Laserbestrahlung verfestigt wird.

Mit verschiedenen Kunststoffen und Metallen funktioniert die additive Fertigung bereits industriell. Das Drucken mit Beton, Glas und anderen Materialien – von holzähnlichen Werkstoffen bis Pizzateig – befindet sich in der Testphase.

Da die additive Herstellung extrem komplexe Geometrien erlaubt, kann leistet sie einen Beitrag hinsichtlich der Materialeinsparung und damit der Ressourceneffizienz: Schuhsohlen, Helme und mehr können zukünftig aus leichten, filigranen und dennoch dämpfungs- und tragfähigen Strukturen nach dem Vorbild der Natur bestehen statt wie bisher aus massivem Material. So lässt sich der Aufbau unserer Knochen, ein scheinbares Durcheinander aus Hohlräumen und fester Knochensubstanz, problemlos mit dem 3D-Druck nachbilden.

In Hessen arbeiten Materialentwickler, -verarbeiter, Ingenieursdienstleister und Anwender Hand in Hand, um die additive Fertigung aus der Nische in die Massenproduktion zu überführen. Ob Serienfertigung oder Herstellung von Unikaten: Zahlreiche Erfolgsbeispiele in Sachen 3D-Druck gibt es in Hessen bereits.

Mit der additiven Fertigung befassen sich auch hessische Forschungseinrichtungen. Forscher untersuchen zum Beispiel das 3D-Drucken mit dem Elektronenstrahl und entwickeln Keramiken für den Druck von Knochenersatz.

Wir vom Technologieland Hessen unterstützen hessische Akteure, die sich mit additiven Fertigungsverfahren beschäftigen. Vor allem kleinen und mittelständischen Unternehmen bieten wir einen Zugang zu diesen Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts, um ihre Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. In enger Zusammenarbeit mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen vermitteln wir Kontakte und Informationen. Wir geben Fachmagazine und Studien heraus und organisieren Veranstaltungen sowie Gemeinschaftsstände auf Messen.