Additive Manufacturing (AM) ist eine aufstrebende Technologie, die das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir Produkte herstellen, zu revolutionieren. AM ermöglicht die direkte Herstellung komplexer dreidimensionaler (3D) Objekte aus einer digitalen Datei unter Verwendung einer Vielzahl von Materialien. Diese Technologie hat das Potenzial, den Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung von Produkten erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Designflexibilität und Anpassungsfähigkeit zu erhöhen. AM wird bereits zur Herstellung einer breiten Palette von Produkten eingesetzt, von medizinischen Implantaten und Prothesen bis hin zu Luft- und Raumfahrtteilen und Schmuck. Da sich die Technologie weiterentwickelt, wird erwartet, dass sie tiefgreifende Auswirkungen auf viele Branchen haben wird, darunter die Automobil-, Konsumgüter- und Baubranche. Der globale Markt für AM-Produkte und -Dienstleistungen wird voraussichtlich von 6,1 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020 auf 17,8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 wachsen, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 23,3 %. Nordamerika wird voraussichtlich der größte Markt für AM sein, gefolgt von Europa und dem asiatisch-pazifischen Raum. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die das Wachstum von AM vorantreiben, darunter die zunehmende Verfügbarkeit der 3D-Drucktechnologie, sinkende Kosten und die wachsende Beliebtheit von kundenspezifischen Produkten. Darüber hinaus wird die Technologie zunehmend für die Massenproduktion eingesetzt, da sie
1) Die Vorteile der additiven Fertigung
Additive Manufacturing (AM) ist ein passender Name, um die Technologie zu beschreiben, die die Art und Weise, wie wir praktisch alles herstellen, verändern wird. Es ist eine Alternative zur traditionellen subtraktiven Fertigung, bei der ein Materialblock genommen und weggeschnitten wird, um die gewünschte Form zu erzeugen. Bei der additiven Fertigung werden Objekte Schicht für Schicht aus einem CAD-Modell (Computer Aided Design) oder Scandaten aufgebaut. Dieser Prozess wird manchmal auch als 3D-Druck bezeichnet, obwohl sich dieser Name technisch gesehen nur auf eine bestimmte Art von AM-Technologie bezieht.
Die Vorteile der additiven Fertigung sind zahlreich. Am offensichtlichsten ist vielleicht, dass es verwendet werden kann, um komplexe Formen zu erstellen, die mit herkömmlichen Herstellungsmethoden unmöglich herzustellen wären. Es bietet auch ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit, da nahezu jede Form mit AM erstellt werden kann. Darüber hinaus kann AM verwendet werden, um kundenspezifische Produkte zu erstellen, da jedes Objekt speziell für den Kunden erstellt werden kann, der es bestellt hat. Dies steht im Gegensatz zur traditionellen Fertigung, bei der Produkte in großen Chargen hergestellt werden und jeder Kunde das gleiche Produkt erhält.
Ein weiterer Vorteil der additiven Fertigung besteht darin, dass Materialien viel effizienter genutzt werden. Bei der traditionellen Herstellung wird viel Material verschwendet, da es weggeschnitten wird, um die gewünschte Form zu erhalten. Beim AM wird nur das Material benötigt, das tatsächlich im Endprodukt verwendet wird. Dies kann zu erheblichen Kosteneinsparungen sowie zu einer Verringerung der Umweltauswirkungen der Herstellung führen.
Die additive Fertigung bietet auch eine Reihe von Vorteilen in Bezug auf Geschwindigkeit und Flexibilität. Die traditionelle Herstellung kann ein sehr langsamer Prozess sein, da jede einzelne Komponente hergestellt und dann zusammengebaut werden muss. Mit AM kann das gesamte Objekt in einem einzigen Prozess erstellt werden, der viel schneller sein kann. Darüber hinaus ist AM viel flexibler als die traditionelle Fertigung, da es einfacher ist, während des Fertigungsprozesses Änderungen am Design eines Objekts vorzunehmen.
Insgesamt ist die additive Fertigung eine sehr spannende Technologie mit viel Potenzial . Es bietet eine Reihe bedeutender Vorteile gegenüber der traditionellen Fertigung und wird wahrscheinlich einen großen Einfluss auf die Art und Weise haben, wie wir in Zukunft Dinge herstellen.
2) Der Prozess der additiven Fertigung
Additive Fertigung (AM) ist ein passender Name, um die Technologien zu beschreiben, die Objekte herstellen, indem sie sukzessive Material hinzufügen, bis das Objekt erstellt ist. Es wird manchmal auch als 3D-Druck, Rapid Prototyping oder Layer Manufacturing bezeichnet.
Das entscheidende Merkmal von AM ist, dass es komplexe Formen erzeugen kann, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nur schwer oder gar nicht herzustellen wären. Dies liegt daran, dass AM ein Objekt durch sukzessives Hinzufügen von Material Schicht für Schicht baut, bis das Objekt vollständig ist.
Es gibt mehrere verschiedene Technologien, die für AM verwendet werden können, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. Die gebräuchlichsten AM-Technologien sind Stereolithographie (SLA), selektives Lasersintern (SLS) und Fused Deposition Modeling (FDM).
SLA ist die älteste und ausgereifteste der AM-Technologien. Es funktioniert durch Aushärten (Aushärten) eines Photopolymerharzes mit einem Laser. Der Laser zeichnet die Querschnittsform des Objekts Schicht für Schicht nach. Die Konstruktionsplattform bewegt sich nach dem Aushärten jeder Schicht um einen kleinen Schritt nach unten, und eine neue Harzschicht wird dem Laser ausgesetzt.
SLS funktioniert durch Zusammensintern (Verschmelzen) kleiner Kunststoff-, Metall- oder Keramikpartikel . Die Konstruktionsplattform wird in ein Pulverbett abgesenkt, und ein Laser zeichnet die Querschnittsform der
Objekt und verschmilzt die Partikel miteinander. Die Konstruktionsplattform bewegt sich dann um einen kleinen Schritt nach unten, und der Vorgang wird wiederholt.
FDM funktioniert durch Extrudieren kleiner Kügelchen aus geschmolzenem Kunststoff, die aushärten, um die Schichten des Objekts zu bilden. Die Konstruktionsplattform bewegt sich zwischen den Schichten nach oben oder unten, und der Extruder bewegt sich vor und zurück, um die gewünschte Form zu erzeugen.
AM wird seit vielen Jahren für Rapid Prototyping verwendet, aber erst seit kurzem wird es auch dafür verwendet eigentliche Produktion. Der Hauptgrund dafür ist, dass sich die Qualität von AM-Teilen schnell verbessert hat, während die Kosten gesunken sind.
AM hat mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden. Erstens kann AM komplexe Formen erstellen, die mit herkömmlichen Methoden schwierig oder unmöglich zu erstellen wären. Zweitens ist AM ein viel schnellerer Prozess als die herkömmliche Fertigung, sodass er zur Erstellung von Prototypen verwendet werden kann
3) Die Zukunft der additiven Fertigung
Die Zukunft der additiven Fertigung sieht sehr rosig aus. Da die Technologie immer fortschrittlicher wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis sie zur Norm in der Fertigung wird. Die additive Fertigung hat das Potenzial, die Fertigungsindustrie zu revolutionieren und sie effizienter und umweltfreundlicher zu machen.
Es gibt viele Gründe, optimistisch in die Zukunft der additiven Fertigung zu blicken. Zum einen wird die Technik immer fortschrittlicher. 3D-Drucker werden immer präziser und können mit einer größeren Bandbreite an Materialien drucken. Dies bedeutet, dass immer mehr Produkte mithilfe der additiven Fertigung hergestellt werden können.
Ein weiterer Grund, optimistisch in die Zukunft der additiven Fertigung zu blicken, ist, dass sie immer erschwinglicher wird. 3D-Drucker werden immer billiger und zugänglicher. Dies bedeutet, dass mehr Unternehmen und Einzelpersonen die Vorteile der Technologie nutzen können.
Schließlich wird die additive Fertigung umweltfreundlicher. Bei der traditionellen Herstellung fällt viel Abfall an. Anders bei der additiven Fertigung, die wesentlich effizienter ist. Darüber hinaus können 3D-gedruckte Produkte häufig recycelt oder wiederverwendet werden, wodurch Abfall weiter reduziert wird.
All diese Faktoren weisen auf eine glänzende Zukunft für die additive Fertigung hin. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Technologie zur Norm in der Fertigung wird.