Additive Fertigung, Laser-Sintern und industrieller 3D Druck - Vorteile und Funktionsprinzipien  

Design-driven manufacturing: Technologieinformationen zum Produktionsverfahren des industriellen 3D Drucks

Die Additive Fertigung bezeichnet einen Prozess, bei dem auf der Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten durch das Ablagern von Material schichtweise ein Bauteil aufgebaut wird. Immer häufiger wird der Begriff „3D-Druck“ als Synonym für die Additive Fertigung verwendet. Additive Fertigung beschreibt jedoch besser, dass es sich hier um ein professionelles Produktionsverfahren handelt, das sich deutlich von konventionellen, abtragenden Fertigungsmethoden unterscheidet. Anstatt zum Beispiel ein Werkstück aus einem festen Block herauszufräsen, baut die Additive Fertigung Bauteile Schicht für Schicht aus Werkstoffen auf, die als feines Pulver vorliegen. Als Materialien sind unterschiedliche Metalle, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe verfügbar.
 
Diese Fertigungsmethode findet unter anderem im Rapid Prototyping Verwendung – dem Bau von Anschauungs- und Funktionsprototypen. Produktentwicklung und Markteinführung lassen sich dadurch entscheidend verkürzen. Mittlerweile hält die Additive Fertigung zunehmend Einzug in die Serienfertigung. Sie eröffnet großen OEM-Herstellern aus unterschiedlichsten Industriezweigen die Möglichkeit, sich am Markt zu differenzieren – im Hinblick auf neue Kundennutzen, Kostenreduktionspotenziale oder zum Erreichen von Nachhaltigkeitszielen.  



Vorteile
Die Additive Fertigung zeigt dort ihre Stärken, wo die konventionelle Fertigung an Grenzen stößt. Die Technologie setzt an den Stellen an, wo Konstruktion, Design und Fertigung neu durchdacht werden müssen, um Lösungen zu finden. Sie ermöglicht einen „design-driven manufacturing process“, bei dem die Konstruktion die Fertigung bestimmt – und nicht umgekehrt. Darüber hinaus gestattet die Additive Fertigung höchst komplexe Strukturen, die gleichzeitig extrem leicht und stabil sein können. Sie gewährt ein hohes Maß an Designfreiheit, Funktionsoptimierung und -integration, das Herstellen kleiner Losgrößen zu angemessenen Stückkosten und eine starke Individualisierung von Produkten sogar in der Serienfertigung. 

Funktionsprinzip

Zunächst wird eine dünne Schicht des Pulverwerkstoffs auf die Bauplattform aufgetragen. Ein starker Laserstrahl schmilzt das Pulver exakt an den Stellen auf, die die computergenerierten Bauteil-Konstruktionsdaten vorgeben. Danach senkt sich die Fertigungsplattform ab und es erfolgt ein weiterer Pulverauftrag. Der Werkstoff wird erneut aufgeschmolzen und verbindet sich an den definierten Stellen mit der darunterliegenden Schicht. Die Bauteile können je nach Ausgangsstoff und Anwendung mit Stereolithografie, Laser-Sintern oder 3D-Druckern gefertigt werden. Das Additive Verfahren des Laser-Sinterns exisitiert bereits seit mehr als 20 Jahren. EOS hat den Prozess und die Werkstoffe seit Bestehen des Unternehmens kontinuierlich weiterentwickelt und perfektioniert. 

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Tiny but fully functional - Hochpräzise Mikroteile durch 3D Druck


Der Trend zur Miniaturisierung – und damit die Bedeutung hochpräziser Mikroteile -  ist in nahezu allen Branchen spürbar. So werden miniaturisierte, leistungsfähige Bauteile immer häufiger nachgefragt und beeinflussen zunehmend die Produktentwicklung. Dabei dürfen die immer filigraneren Teile sehr enge Toleranzen im Mikrobereich nicht überschreiten und müssen hohen Dauerbelastungen standhalten.

Als Antwort auf diese Marktherausforderungen hat EOS die Mikro Laser-Sintern (MLS) Technologie entwickelt und bietet alle Vorteile eines additiven Herstellungsverfahrens zur Herstellung miniaturisierter Bauteile per e-Manufacturing an. EOS unterstützt seine Kunden neben der Entwicklung neuer Anwendungen (z.B. Optimierung der Konstruktion) auch bei der Kleinserienfertigung spezifischer Mikro-Bauteile. Mikro Laser-Sintern kann die Lösung sein, wenn die benötigten Teile klein, komplex oder individualisiert sind; wenn eine große Oberfläche innerhalb eines kleinen Volumens benötigt wird; wenn kleine metallische Teile in Leichtbauweise das Ziel sind; oder wenn ein hoch schmelzender Werkstoff benötigt wird

Einsatzgebiete für die Mikrotechnologien gibt es schon heute viele und sie wachsen stetig. Speziell in der Medizintechnik, der Elektro- und Elektronikindustrie sowie in der Automobilindustrie ist von einem steigenden Bedarf auszugehen. Benötigt werden z.B. Mikroformteile, Mikro-Erodierformen und Mikro-Fluidmischer. Auch die Schmuckwelt entdeckt zunehmend die Vorteile dieses Prozesses.  Und auch Anwendungen wie Sensoren, Mikropumpen, mechanische Übertragungselemente sind mögliche Einsatzgebiete für das ML

Bei EOS wird die Technologie des MLS stetig weiterentwickelt. EOS arbeitet dabei mit ausgewählten Partnern zusammen.

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