3D-Druck ist beeindruckend vielschichtig: Er ist neu und auch schon etabliert. Er steht einerseits für Zukunftstechnologie und viele Konstrukteure wissen andererseits – noch (?) – nichts mit ihm anzufangen. Er liefert Antworten und wirft zugleich Fragen auf. Für die einen ist er ihr neues Hobby, für die anderen bereits eine etablierte Fertigungstechnik; für manchen ist er der neue Hype und für manchen bereits gelebte Routine. Und wo auch immer Sie gerade in puncto 3D-Druck „stehen” und was Sie darüber wissen beziehungsweise denken – für uns von LEHVOSS ist es eine industrielle Anwendung, die wir bereits seit über 10 Jahren mit Materialentwicklungen und vor allem Material-Weiterentwicklungen bedienen.
3D-Druck: Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Hobbybereich und industriellem 3D-Druck.
Wie jeder „Hobbyist” fängt auch der frischgebackene 3D-Drucker mit Einsteiger-Materialien an, die praktisch jeder verarbeiten kann – zum Beispiel mit PLA- oder PETG-Kunststoffen. Nach den ersten Ergebnissen – einer Vase, einem Benchy oder einer Kunststoffkatze für die Mutter zum Geburtstag – stellt er fest: „Alles prima, aber: „da geht doch sicher noch mehr, oder?!” Ein leistungsfähigerer Drucker wird angeschafft; die Beschäftigung mit CAD-Systemen und technischen Materialien beginnt … Kurz: aus dem Einsteiger wird ein Fortgeschrittener beziehungsweise „Semi-Professioneller”, der das Zusammenspiel der einzelnen Parameter weiter optimiert.
Und genau auf diese Optimierung des Zusammenspiel kommt es im industriellen 3D-Druck ganz besonders an: Die passgenaue Abstimmung von 3D-Druckmaterial, 3D-Drucker und 3D-Druck-gemäßer Konstruktion auf den geplanten Prozess beziehungsweise die damit verbundenen Prozesseinstellungen. Ob dafür dann Standardkunststoffe – wie zum Beispiel PP oder ABS – zum Einsatz kommen oder Hochleistungskunststoffe – wie zum Beispiel PPS, PEEK, PEKK, oder PEI – spielt dabei keine Rolle.
Denn nur das sauber aufeinander abgestimmte Zusammenspiel gewährleistet am Ende ein zufriedenstellendes Ergebnis beziehungsweise die für den industriellen 3D-Druck wichtige verlässliche und wiederholbare Qualität. Sei es für die Halterung der Kelle im „Peterwagen” (Hamburgisch für Polizei-Dienstfahrzeug), für eine Vorrichtung im Maschinenbau oder für ein dringend benötigtes Ersatzteil im Zug.
3D-Druck bedeutet vier entscheidende Parameter gleichzeitig zu berücksichtigen: Druckmaterial – Druckverfahren – Design – Prozesseinstellungen.
Ganz grundsätzlich: Wann/wo macht industrieller 3D-Druck Sinn?
3D-Druck spielt seine Stärken zum Beispiel im funktionalen Prototypenbau aus – wenn beispielsweise strukturelle Bauteile gefordert sind, die bereits die Anforderungen beziehungsweise das Lastenheft der finalen Anwendung erfüllen. Ein Einsatzgebiet, für das LEHVOSS industrielle 3D-Druckmaterialien mit einem entsprechend angepassten Eigenschaftsprofil anbietet.
Weitere Einsatzbereiche für den 3D-Druck sind:
- der Ersatzteilbereich – hier ist der industrielle 3D-Druck beziehungsweise hier sind additive Fertigungsverfahren ebenfalls sehr effizient einsetzbar,
- die Bauteilfertigung in der Anlaufphase eines Produktes,
- der Sondermaschinenbau – wenn nur wenige Bauteile benötigt werden – sowie
- der Vorrichtungsbau zur Herstellung von belastbaren, widerstandsfähigen Komponenten.
Für die umfangreiche Serienfertigung in großen Stückzahlen kommen 3D-Druckverfahren aus Kostengründen meist nicht in Frage. Jedenfalls heute noch nicht – und wer weiß schon, was morgen ist.
Additive Fertigungsverfahren werden oft mit „alles ganz einfach“ assoziiert. Ist alles so einfach?
Einerseits: klares „Jein”. Bestes Beispiel ist hier das SLS-Verfahren: der Scanner muss perfekt kalibriert sein, um über das exakte Zusammenspiel von Geschwindigkeit und Energie die Wärme homogen in das Pulver einzukoppeln. Beim Filamentdruck (FFF) ist das genauso, da müssen zum Beispiel die Parameter Temperatur und Führungsgeschwindigkeit des Druckkopfes vorab evaluiert beziehungsweise erarbeitet werden.
Andererseits: klares „Ja”, denn LEHVOSS Materialentwickler unterstützen ihre Kunden entlang des gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozesses in allen Belangen. Vorrangig selbstverständlich bei der Materialentwicklung und zusätzlich auch hinsichtlich der gesamten Produktions-Umgebung sowie des Bauteils selbst. Sei es im Prototypenbau, bei Kleinserien oder einem weltweit angebotenen/vertriebenen Produkt. So wie bereits vor rund 10 Jahren, als ein US-amerikanischer Sportartikelhersteller erstmalig die Idee hatte, eine Zwischensohle im 3D-Druckverfahren herstellen zu lassen (welche dann im weltweit ersten serienmäßig mit 3D-Druckteil hergestelltem Sneaker zum Einsatz kam).
Der Schlüssel für die weitere Verbreitung des industriellen Additive Manufacturing liegt in der 3D-gerechten Konstruktion. Stichwort: Supports.
Wie gestaltet sich die Zukunft des industriellen 3D-Drucks beziehungsweise des Additive Manufacturings? Wo sitzen die Treiber?
In Zukunft wird vor allem das 3D-Druckmaterial beziehungsweise die bedarfsgerechte Materialentwicklung eine immer wichtigere Rolle spielen. Das sieht man am klassischen Beispiel „Verzug”, also dem Verziehen beziehungsweise der Deformation einer Oberfläche/eines Bauteils: Hier gibt es LEHVOSS-Material-Lösungen, die bereits die Ursachen für die Spannungen abbauen beziehungsweise diese gar nicht erst entstehen lassen.
Beispiele für die Bedeutung einer solchen bedarfsgerechten Materialentwicklung im Rahmen von additiven Fertigungsverfahren gibt es bei LEHVOSS bereits seit rund 10 Jahren. Dazu zählen unter anderem:
- Individuelle Werkzeugträger und Vorrichtungen für den Industriebetrieb – basierend auf robusten, widerstandsfähigen LUVOCOM 3F-Materialien, die im FFF- und FGF-Druckverfahren verarbeitet wurden.
- Kosten- und handhabungsoptimierte Laminiernormale (Laminierformen oder Laminierwerkzeuge) zur Fertigung hochentwickelter Orthesen aus CFK-Laminaten. Diese bieten a) den Vorteil der deutlichen Aufwand- und Durchlaufzeit-Reduzierung und sind b) vollständig recycelbar (aufgrund der Verwendung von thermoplastischen Werkstoffen anstatt von duroplastischen Schäumen).
- Maßgeschneiderte Einlegesohlen, welche die Bedürfnisse von Läufern beziehungsweise Patienten vollumfänglich bedienen – basierend auf einem im Lasersinter-Verfahren verarbeiteten LUVOSINT-TPU-Material.
Fazit: Keine Sorge – Sie müssen das Rad nicht neu erfinden.
Wer zum Beispiel mit dem Spritzgießen lange vertraut ist und den 3D-Druck irgendwie scheut – weil er einfach noch Neuland darstellt – dem sei versichert: Ja klar, es ist ein Transfer von einer tradierten Technologie zu einer „neuen” Technologie. Aber die Weiterentwicklung aller entscheidenden Parameter – von den 3D-Druckmaterialien über die Drucker bis zur Software – ist bereits so weit fortgeschritten und kontinuierlich von LEHVOSS begleitet worden, dass wir stets in der Lage sind, Kunden in allen Belangen zum 3D-Druck zu unterstützen. Bis hin zu funktionalen Bauteilen in Seriengröße, die spritzgegossenen Bauteilen absolut ebenbürtig sind.
Anders gesagt: für wen der 3D-Druck noch unbekanntes Terrain darstellt, dass er gerne erkunden möchte, der kann sich darauf verlassen, in LEHVOSS einen überaus erfahrenen Begleiter an seiner Seite zu haben.