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Früher war es üblich, Modelle oder Prototypen aus Kartons, Ton, Schaumstoffen oder Holz per Handarbeit zu erstellen. So entstanden zum Beispiel Modelle für Häuser oder neue Fahrzeuge. Dank der fortschreitenden Technik ist diese Vorgehensweise heutzutage ganz einfach via 3D-Druck möglich. Wir zeigen, was sich hinter dieser Technologie verbirgt und wie auch du sie gewinnbringend in deinem Unternehmen einsetzen kannst.
Die Anfänge des 3D-Drucks
Schon im Jahr 1984 entwickelte der US-amerikanische Ingenieur Chuck Hull das Stereolithografie-Verfahren und ein dazugehöriges Dateiformat, STL genannt. Im Laufe der Jahre kamen immer neuere 3D-Druck-Konzepte hinzu und auch die dabei verwendeten Materialien wurden immer hochwertiger. Anfänglich wurde 3D-Druck hauptsächlich dazu genutzt, dreidimensionale Modelle für die Produktentwicklung herzustellen. An diese wurden keine besonders großen Ansprüche hinsichtlich Qualität und Haltbarkeit gestellt. Sie sollten lediglich dazu dienen, Designern und Konstrukteuren schnell und kostengünstig Anschauungsmodelle zu erzeugen. Der Aufbau erfolgt – damals wie heute – dabei computergesteuert und in Schichten. Verwendete Materialien sind Kunststoff und -harz, Keramik, aber auch Metall. Im Bereich des Prototypings wird der 3D-Druck besonders in der Architektur, im Maschinenbau sowie im Automobilbau eingesetzt.
3D-Druck heute
Durch die fortschreitende Technologie wurde der 3D-Druck immer leistungsfähiger und kostengünstiger. So werden nicht mehr nur Prototypen produziert, sondern auch fertige Endprodukte. Außerdem ist der 3D-Druck längst nicht mehr auf die Industrie beschränkt. Auch für Privathaushalte oder kleinere Betriebe sind Geräte verfügbar oder über 3D-Druck-Dienstleister zugänglich. Heute wird die Technologie in vielen Branchen und Bereichen eingesetzt, von der Raumfahrtindustrie, um beispielsweise leichte und sehr stabile Bauteile zu produzieren, über den Medizinsektor, etwa um Prothesen herzustellen, bis hin zum Schmuckdesign.
Aber auch für Konstrukteure ist der Nutzen des 3D-Drucks ungebrochen: Dadurch, dass sie ein mit einer CAD-Software entworfenes Modell mit einem 3D-Drucker herstellen, erhalten sie eine plastischere und anschaulichere Diskussionsgrundlage als eine Skizze auf dem Papier oder ein zweidimensionales Modell auf dem Computerbildschirm. Dies erleichtert die Zusammenarbeit zwischen Designern und Konstrukteuren, aber auch mit Kapitalgebern oder sonstigen Entscheidern.
Viele Verfahren für die Herstellung
Die generative Fertigung oder auch Additive Manufacturing (AM) beschreibt dabei viele Verfahren, mittels derer ein 3D-Modell gedruckt wird. Das Material wird dabei schichtweise aufgetragen, beispielsweise Pulver aus Gips oder Kunststoffen, die miteinander verklebt werden. Aber auch andere Materialien in Pulverform, wie Glas oder Keramik, finden hier Anwendung. Statt die Pulver miteinander zu verkleben, sieht ein anderes 3D-Druckverfahren vor, die Partikel mittels eines Hochleistungslasers unter Schutzatmosphäre zu verschmelzen. Aber auch mit flüssigen Materialien ist die Herstellung von Objekten durch 3D-Druck möglich. Dabei werden vor allem Kunststoffe verwendet, die entweder durch Abkühlung oder durch UV-Licht aushärten.
Die Software als Basis
Welches Verfahren auch angewendet wird – die Grundlage neben der Hardware, also dem 3D-Drucker selbst, bildet dabei immer eine geeignete Software, mittels derer die Bauteile oder Modelle konstruiert werden. Denn wie ein Drucker, dessen Endprodukt die Tinte auf dem Papier ist, benötigt auch der 3D-Drucker eine digitale Datei, die die Daten zum erstellenden Objekt enthält. Diese Dateien werden beispielsweise mithilfe einer CAD-Software erstellt. Solid Edge ist beispielsweise ein derartiges CAD-Programm, das – modular aufgebaut – für die unterschiedlichsten Aufgabenbereiche eines Konstrukteurs die geeigneten Werkzeuge bereitstellt. Darunter auch eine Funktion für den 3D-Druck, bei dem Konstrukteure zum Beispiel ein bestimmtes Material und den Konstruktionsbereich definieren. Das Programm berechnet dann automatisch das geometrische Modell. Dieses kann dann sofort auf einem 3D-Drucker produziert werden.
3D-Druck ist heute eine hervorragende Möglichkeit schnell zu plastischen Anschauungsmodellen zu kommen und die Zusammenarbeit zwischen Designern und Konstrukteuren deutlich zu erleichtern. Dabei ist die Technologie branchenunabhängig sinnvoll und kann sicher auch dir in deinem Unternehmen wertvolle Dienste leisten.
