3D-Drucktechnologie

Kaum jemand kann sich vorstellen, dass die Brennkammern der Raketentriebwerke von SpaceX im 3D-Drucker entstanden sind. Auch ganze Einfamilienhäuser werden heute mit 3D-Druckern gedruckt. Diese eher exotischen Anwendungen zeigen jedoch eindrucksvoll, welche Möglichkeiten in der 3D-Technologie stecken.
3 Dezember, 2021 durch
3D-Drucktechnologie
CMC Maschinenbau GmbH

Am weitesten verbreitet ist das sogenannte Fused Filament Fabrication (FFF) Verfahren. Dabei wird in einer Düse ein Kunststoff-Filament verflüssigt und schichtweise aufgetragen. Bei diesem additiven Fertigungsverfahren sind keine Werkzeuge, zusätzliche Formen oder andere Hilfsmittel notwendig. Durch eine immer breiter werdende Werkstoffauswahl sind Anpassungen an ganz unterschiedliche Anforderungen möglich – von weich und elastisch bis hart und zäh.

Die CMC Maschinenbau bietet als offizieller Partner von Dynamical 3D-Druckersysteme auf dem deutschen Markt an. Diese State-of-the-Art Industriedrucker sind für den harten Dauereinsatz konzipiert und können daher uneingeschränkt im 24/7-Betrieb eingesetzt werden. 

Der Geschäftsführer der CMC Maschinenbau, Ulrich Schöwerling, erläutert, warum man diese Technologie in das Vertriebsprogramm mit aufgenommen hat:

„Bislang hatten wir uns auf die Umrüstung von Rollenschneidmaschinen und Stanzanlagen aus dem Asiatischen Raum konzentriert. Wir importieren die Maschinen, bauen sie auf europäische Standards um und passen sie an die spezifischen Kundenwünsche an. Dieses traditionelle Geschäft funktioniert sehr gut. In letzter Zeit kam jedoch immer häufiger aus dem Kundenkreis der Wunsch nach modernen Laserschneidanlagen für Folien und nach Anlagen für die Additive Fertigung. Um diesen Wünschen gerecht zu werden, haben wir seit 2020 unser Angebot erweitert. Heute können wir für beide Bereiche unseren Industriekunden die passende Technik anbieten.“

Was sind die wesentlichen Vorteile, die 3D-Drucker von Dynamical 3D bieten?

„Dynamical fertigt die 3D-Drucker in Spanien unter Berücksichtigung aller europäischen Vorschriften. Das ist zwar kein direkter Vorteil für unsere Kunden, erspart uns jedoch nachträgliche Umbauarbeiten, die ja auch Kosten verursachen. Ein wesentlicher Kundenvorteil ist jedoch die robuste Bauweise der Drucker, die für den harten industriellen Einsatz im 24/7 Betrieb gedacht ist. Dynamical bietet zudem eine ganze Baureihe unterschiedlicher 3D-Drucker an, was eine optimale Anpassung an den jeweiligen Bedarf beim Kunden ermöglicht.

Doch nicht nur durch diese Eigenschaften unterscheiden sich die Dynamical Drucker von 3D-Drucker im Customer-Markt. Die erzielbare Genauigkeit, der große Druckraum, der geräuscharme Betrieb und die robuste Bauform zielen deutlich auf den Einsatz im industriellen Umfeld. Durch die Möglichkeit einer Netzwerk-Anbindung der Drucker können Konstruktion und Druck räumlich getrennt werden. Für Druckzentren besteht auf diese Weise die Möglichkeit, Aufträge online anzunehmen und an anderer Stelle die bestellten 3D-Teile zu fertigen. Die Möglichkeit zum unbeaufsichtigten Betrieb erhöht dabei erheblich die Ausstoßmenge: abends einschalten, am nächsten Morgen entnehmen. Eine optionale unterbrechungsfreie Stromversorgung stellt sicher, dass die Drucker nach Wiederherstellung der Spannungsversorgung da weiter machen, wo sie zuletzt vor dem Stromausfall waren.“

Aber welche generellen Gründe gibt es aus Sicht der CMC Maschinenbau denn für die Kunden, solche 3D-Druckern einzusetzen?

„3D-Drucker bieten einige wesentlichen Vorteile gegenüber anderen Produktionstechniken. Das trifft nicht nur auf die 3D-Drucker von uns CMC Maschinenbau zu. Ganz generell nutzt man diese Drucktechnologie aus folgenden Gründen 

  • es ist eine werkzeuglose Fertigung möglich, z.B. für Rapid Prototyping, Bemusterungen und Konzeptstudien

  • es ist eine bedarfsgesteuerte Fertigung ab Losgröße 1 möglich

  • Herstellung von Werkstücken, die mit klassischen Fertigungsmethoden schwer oder gar nicht hergestellt werden können

  • extrem hohe Designfreiheit mit der Möglichkeit der schnellen, kundenspezifischen Anpassung

  • minimaler Abfallanteil, geringe Energiekosten, nachhaltige Fertigung

  • zeit- und kosteneffizientes Arbeiten bei Prototyping und kleineren Serien

  • schnelle Verfügbarkeit von Bauteilen für Funktionstests

  • virtuelle Konstruktion im CAD-System mit Konzentration auf die benötigte Funktion ohne Begrenzung durch die spätere Machbarkeit

  • durch Clusterung von mehreren Bauteilen in einem Druckvorgang hohe Fertigungseffizienz und Kosteneinsparung möglich

  • große Auswahl an unterschiedlichen Produkten (ABS, PP, PEAK, PETG, PEEK, PVA, PEI, PPSU usw.) zur Anpassung der Materialeigenschaften an die Funktionsanforderungen

  • Verwendung von Standard-Dateiformaten, die industrieweit anerkannt sind

  • robuster, kompakter Aufbau, es ist nur ein Stromanschluss notwendig

Vielen Dank für diese Zusammenfassung der Vorteile der 3D-Drucktechnologie. Die Additive Fertigung ist mittlerweile bekannt dafür, eine der flexibelsten Produktionstechniken zu sein, die der Industrie zur Verfügung stehen. Nicht umsonst steigen die Verkaufszahlen in diesem Bereich stetig an. Das liegt gewiss auch daran, dass 3D-gedruckten Bauteile in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt werden, oder?

„Ein Beispiel für den Einsatz von Dynamical 3D-Drucker von CMC Maschinenbau ist die Möglichkeit zur Herstellung von Teilen On-Demand. Besonders im Automobil-Bereich setzt sich in der Ersatzteil-Logistik der 3D-Druck immer mehr durch. Anstelle kostenintensiver Vorhaltung von Ersatzteilen mit aufwändiger Lagerlogistik können Ersatzteile On-Demand gedruckt werden. Dies reduziert die Kosten dramatisch, denn prinzipiell ist die Bauteil-Fertigung nicht an einen festen Standort gebunden, sondern es könnte im Bedarfsfall sogar direkt bei der Fachwerkstatt gedruckt werden.

Auch besonders leichte Kunststoff-Bauteile für Anwendungen in der Luftfahrt oder dem Motorsport können mit unseren 3D-Druckern gezielt hergestellt und optimiert werden. Die Designänderung geschieht in der Software, die Bauteileanfertigung erfolgt ohne großen Aufwand und werkzeuglos in den 3D-Druckern von Dynamical. Durch diese schnellen Entwicklungsprozesse können Konzeptstudien kostengünstig angefertigt und getestet werden. 

Eine andere Anwendung von 3D Druckern von Dynamical ist die firmeninterne Herstellung von Ersatzteilen in großen Fertigungsbetrieben. Nicht nur, aber gerade bei älteren Maschinen und Anlagen ist die Ersatzteilbeschaffung oft erschwert. Viele Verschleiß- oder betriebswichtige Bauteile können jedoch bei Bedarf im 3D-Drucker hergestellt werden. Mit Hilfe von 3D-Scannern kann man 1:1 Kopien solcher Bauteile elektronisch erfassen und abspeichern. Erst bei Bedarf werden die Ersatzteile dann ausgedruckt. Dafür ist keine aufwändige CAD-Konstruktion notwendig und man verringert mit dieser Maßnahme die Abhängigkeit von externen Dienstleistern.

Auch die Integration von mehreren Funktionen (z.B. Gehäusedeckel mit Verschlussriegel) ist durch den 3D-Druck in einem Arbeitsgang möglich. Durch die Reduktion der benötigten Bauteile wird die Montage erleichtert, was zusätzlich Kosten spart. Einige Drucker verfügen zudem über zwei Druckköpfe, so dass sogar zwei unterschiedliche Kunststoffe mit spezifischen Eigenschaften kombiniert werden können. Das Vertriebsprogramm von Dynamical für 3D Druck Filamente umfasst knapp 20 unterschiedliche Kunststoffe. Durch spezielle Spulenaufnahmen können sehr große Spulen bis 5 kg verwendet werden.

3D-Drucker von CMC Maschinenbau eröffnen also den gesamten Bereich der Möglichkeiten der additiven Fertigung – vom Einzelteil bis zur Serie. Von Printing as a Service bis zu disruptiven Lösungen, die keiner Begrenzung durch Herstellungsverfahren unterliegen. Ein durchdachtes Design, die robuste Industrieausführung, die hohe Ausfallsicherheit und die kompakte Größe prädestinieren diese Drucker für Engineering-Unternehmen, On Demand Fertiger, Druckzentren und Entwicklungsabteilungen in großen Unternehmen.“

Vielen Dank Herr Schöwerling für diesen tiefen Einblick in die Vorteile der 3D-Drucktechnik und die 3D-Drucker von Dynamical.