Rapid3D News 04/2022

Die additive Fertigung bietet auch im Bereich von Metallen eine wirtschaftliche Ergänzung zu den herkömmlichen Methoden wie Drehen und Fräsen. Da der Metall 3D-Druck eine andere Kostenstruktur aufweist als die herkömmliche Fertigung, gilt es einiges zu beachten, um die Technologie gewinnbringend einzusetzen.

Wann lohnt sich Metall 3D-Druck gegenüber Drehen und Fräsen?

Metall 3D-Druck eignet sich für verschiedene Anwendungen: 

| Wenn eine Leichtbauweise erforderlich ist, das heißt, wenn durch die Einschränkungen beim Drehen und Fräsen keine Gewichtsreduktion mehr möglich ist. Die Metallteile sind ebenso stabil wie die herkömmlich gefertigten Teile, aber um einiges leichter. 

| Bauteile mit komplexen Geometrien können mit 3D-Druck stark optimiert werden (Topologie-Optimierung und/oder Lattice-Strukturen, Rundungen)

| Kühlkörper: mit 3D-Druck lassen sich dünne, komplexe Kühlstrukturen optimal platzieren und Bauteile entsprechend formen

| In der Lebensmittelindustrie: für kleine Mengen von spezifisch angepassten Teilen, um Lebensmittel der Form entsprechend zu verarbeiten (die 3D-Druck Teile sind in kleinen Serien günstiger als Spritzgussbauteile, da teure Formen wegfallen. Metalle wie Edelstahl stellen Biokompatibilität sicher

| In der industriellen Automatisierung bei Greifern für Roboter oder Halter und Ähnliches. Neben der optimierten Form kann beim Einsatz von Aluminium massiv Gewicht eingespart werden.

Im Allgemeinen spielt auch die Herstellzeit eine Rolle. Ein Bauteil aus dem 3D-Drucker ist in kurzer Zeit produziert und entsprechend rasch verfügbar. So können Teile auch On Demand bestellt werden oder laufend konstruktive Änderungen vorgenommen und die Teile nachbestellt werden.

Was kostet Metall 3D-Druck?

Dies lässt sich leider nicht pauschal beantworten, da bei der additiven Fertigung von Aluminium und anderen Metallen zu viele Faktoren mit hineinspielen.

Die folgenden Punkte sind relevant: 

| Metall 3D-Drucker und das Materialpulver sind teuer und der Prozess ist sehr aufwändig
| Herkömmliche Metall-Bauteile sind teurer, wenn sie im 3D-Druck hergestellt werden: Eine Anpassung der Konstruktion ist sinnvoll.
| Der Platz im Bauraum beeinflusst den Preis, z.B. bei Wabenstrukturen relevant

Sobald die Teile durch die Freiheiten in der additiven Fertigung optimaler konstruiert werden können, lohnt sich die additive Technologie. Auch wenn kleine Stückzahlen produziert werden sollen oder das Bauteil nicht anderweitig hergestellt werden kann, ist es sinnvoll, den industriellen 3D-Druck zu nutzen.

Gibt es Alternativen zu den Metallen aus dem 3D-Druck?

Es gibt auch Kunststoffe, die sich in der Praxis bewährt haben. Dies sind u.a. Verbundwerkstoffe, die mit Kohlefasern verstärkt sind und dadurch hohen Belastungen standhalten. Die Werkstoffe sind bekannt aus Anwendungen in der Luftfahrt oder im Motorsport. Geeignete Anwendungen bringen folgende Eigenschaften mit:

| Hohe Belastung
| Steifigkeit
| Wärmeformbeständigkeit
| Spezielle Eigenschaften wie schwer entflammbar oder chemikalienbeständig

Falls diese Anforderungen für Ihre Projekt zutreffen, sind die folgenden Materialien eine echte Alternative zu Metallen und sollten für Ihren individuellen Anwendungsfall geprüft werden:

| Onyx kohlefaserverstärkt (Technologie FDM)
| Onyx FR flammhemmend (Technologie FDM)
| DuraForm® HST faserverstärkt (Technologie SLS)

Metalle aus dem 3D-Druck und deren technische Eigenschaften

Auf unserer 3D-Druckplattform ist Aluminium, Edelstahl, korrosionsbeständiger Werkzeugstahl (Corrax), martensischer Nickelstahl, Inconel (Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung), Kupfer und Titan erhältlich.