Klare Definition des Druckzwecks
Es gibt viele Anwendungen für 3D-Druck, wie zum Beispiel:
- Prototyping und Modellbau
- Fertigung von Endprodukten
- Erstellung kundenspezifischer Designs
- Medizinische Anwendungen (z.B. Prothesen)
- usw.
Was ist 3D-Druck? Der Begriff 3D-Druck bezieht sich auf einen Fertigungsprozess, bei dem dreidimensionale Objekte schichtweise erstellt werden. Diese Technologie wird auch als additive Fertigung bezeichnet, da Materialien (hauptsächliche Kunststoffe und Metalle) schichtweise aufgetragen oder verschmolzen werden, um ein physisches Objekt zu erzeugen. Der 3D-Druck findet in verschiedenen Bereichen Anwendung, von der Prototypenherstellung bis zur Produktion komplexer Bauteile.
Der 3D-Druckprozess beginnt oft mit der Erstellung eines digitalen 3D-Modells, entweder durch computergestützte Konstruktionssoftware (CAD) oder in seltenen Fällen auch durch 3D-Scans realer Objekte. Anschließend wird dieses Modell in Schichten aufgeteilt, die der 3D-Drucker dann nacheinander aufbaut. Dies geschieht entweder durch Schmelzen oder Aushärten des Materials entsprechend den Vorgaben des digitalen Modells.
Die Bandbreite der Anwendungen von 3D-Druck ist vielfältig. Von der Herstellung von Prototypen für die Industrie über die Produktion maßgeschneiderter medizinischer Implantate bis hin zur Erstellung von kreativen Kunstwerken – die Technologie ermöglicht außerdem die Herstellung komplexer Objekte mit vergleichsweise geringem Aufwand und in kürzerer Zeit im Vergleich zu traditionellen Fertigungsmethoden.
Die Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks werden für kleine und mittlere Unternehmen zunehmend bedeutsam und unterstützen in verschiedenen Bereichen wie Prototypenentwicklung, maßgeschneiderter Fertigung und Produktinnovation. Das Mittelstand-Digital Zentrum Rheinland bietet im Folgenden eine Übersicht über die gängigsten 3D-Druck-Technologien und wie sie von mittelständischen Unternehmen bestmöglich genutzt werden können.
Die Bandbreite der Anwendungen verdeutlicht, wie der 3D-Druck nicht nur in der industriellen Fertigung, sondern auch in Bereichen wie Medizin, Design und Umweltschutz zum Einsatz kommt. Seine Vielseitigkeit ermöglicht es, neue Wege in der Fertigung zu beschreiten und innovative Lösungen für diverse Herausforderungen zu finden.
In der Praxis wird der 3D-Druck in verschiedenen Branchen und Anwendungsfeldern genutzt, darunter:
- Prototypenentwicklung und Designinnovationen,
- Herstellung maßgeschneiderter Produkte und Teile,
- Beschleunigung des Produktionszyklus,
- Reduzierung von Fertigungskosten und Materialabfall,
- Herstellung komplexer und personalisierter medizinischer Implantate,
- Gestaltung von kreativen Kunstobjekten und Skulpturen,
- Implementierung von umweltfreundlichen Fertigungsmethoden,
- und viele weitere Einsatzmöglichkeiten, die stetig wachsen.
Einer unserer Experten für 3D Druck
Leonard Grabow, B. Eng.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
leonard@digital-rheinland.de
Zwei Klassen von 3D-Drucktechnologien
Im Bereich des 3D-Drucks gibt es verschiedene Herangehensweisen zur Fertigung von Objekten. Die Technologie umfasst unterschiedliche Klassen von Techniken und Anwendungsbereichen. Daher sind die verschiedenen Technologien unterschiedlich leicht zugänglich für den direkten Gebrauch in KMU und kann daher in die beiden folgenden Klassen unterschieden werden:
1. In-House 3D-Druck für kleine und mittelständische Unternehmen: Diese Kategorie von 3D-Druckern ist benutzerfreundlich und auf die Bedürfnisse von Unternehmen mit begrenzten Ressourcen und spezifischen Anforderungen zugeschnitten. Sie sind für den Gebrauch in den eigenen Betriebsräumen konzipiert und erfordern in der Regel weniger komplexe Anpassungen oder spezialisierte Kenntnisse. Diese Drucker eignen sich gut für Unternehmen, die regelmäßig Prototypen erstellen oder maßgeschneiderte Teile in kleinen Mengen herstellen möchten. Sie bieten Flexibilität und Autonomie, besonders wenn es um schnellere Iterationen oder interne Entwicklungsprojekte geht.
2. Externer 3D-Druck bei spezialisierten Fertigern: Dieser Typ von 3D-Druck erfordert eine umfassendere Infrastruktur und spezialisierte Fachkenntnisse. Hier kommen oft industrielle 3D-Druckmaschinen zum Einsatz, die eine breitere Palette von Materialien und Drucktechniken bieten. Dieser Ansatz eignet sich für anspruchsvolle Projekte, bei denen komplexe Materialien, größere Produktionsmengen oder spezifische Qualitätsstandards erforderlich sind. Externe Fertiger können Expertise und Ressourcen bereitstellen, die für Unternehmen, die nicht über die entsprechenden Mittel oder das Know-how verfügen, von Vorteil sind.
Die Auswahl zwischen In-House und externem 3D-Druck hängt von den spezifischen Anforderungen eines Unternehmens ab. Während interne Drucker Flexibilität und eigene Kontrolle bieten, können externe Fertiger Zugang zu fortgeschritteneren Technologien und Fachwissen liefern, was bei komplexeren oder großangelegten Projekten von Vorteil sein kann.
Die folgende Tabelle bietet einen Überblick über ausgewählte 3D-Drucktechnologien, um die Vielfalt an Funktionen und Preisklassen im 3D-Druck-Markt zu illustrieren.
Die folgende Tabelle bietet einen Überblick über ausgewählte 3D-Drucktechnologien, um die Vielfalt an Funktionen und Preisklassen im 3D-Druck-Markt zu illustrieren.
| LEGENDE | Erläuterung | Spektrum | ||||||||||
| -- - o + ++ | ||||||||||||
| Geschwindigkeit | relative Druckgeschwindigkeit des Verfahrens | gering | hoch | |||||||||
| Präzision | relative Präzision des Verfahrens | gering | hoch | |||||||||
| Material | mit dem Verfahren verarbeitbare Materialien | / | / | |||||||||
| Personalisierbarkeit | Umsatzbarkeit von Mehrfarbigkeit, Texturunterschieden, etc. | gering | hoch | |||||||||
| Objektgröße | durch das Verfahren mögliche Bauteilgröße | gering | hoch | |||||||||
| Kosten | relative Produktionskosten des Verfahrens | hoch | gering | |||||||||
| Skalierbarkeit | Einfachheit/Wirtschaftlichkeit der Losgrößenausweitung des Verfahrens | gering | hoch | |||||||||
| Eigenanwendbarkeit | Aufwand zum Eigeneinsatz des Verfahrens | komplex | einfach |
| Photopolymerisation | Photopolymerisation | Photopolymerisation | Photopolymerisation | Pulverbasierte Verfahren | Pulverbasierte Verfahren | Pulverbasierte Verfahren | Pulverbasierte Verfahren | Pulverbasierte Verfahren | Schmelzbasierte Verfahren | Schmelzbasierte Verfahren | Weitere | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bindemittel | Pulversintern | Pulversintern | Pulverschmelzen | Pulverschmelzen | ||||||||
| Technologie | SLA (LMM / LGM / LCM) | CLIP | DLP | PolyJet | Binder Jetting / MJF | SLS | DMLS | LPBF / SLM | EBM | FLM / FFF | DED | SLE |
| Geschwindigkeit | – | ++ | + | 0 | – | o | o | o | + | + | + | — |
| Präzision | + | + | + | + | 0 | 0 | + | + | + | – | 0 | ++ |
| Material | Kunststoffe (ggf.: Metall, Glas, Keramik) | Kunststoffe | Kunststoffe | Kunststoffe | Kunststoffe, Metalle, Keramik, Glas, Textilien, Gummi, Verbundwerkstoffe, Lebensmittel, Medikamente | Kunststoffe, Metalle, Keramik, Verbndwerkstoffe | Metalle | Kunststoffe, Metalle Keramik, Verbundwerkstoffe | Metalle | Kunststoffe, Kunststoff-Verbundwerkstoffe | Kunststoffe, Metalle Keramik, Verbundwerkstoffe | Glas, Saphir |
| Personalisierbarkeit (Farbe, Textur) | 0 | 0 | 0 | ++ | ++ | 0 | — | — | — | + | – | — |
| Objektgröße | – | – | 0 | + | + | + | + | ++ | + | ++ | + | — |
| Kosten | 0 | 0 | 0 | – | – | + | 0 | – | — | ++ | 0 | – |
| Skalierbarkeit | – | – | 0 | + | + | 0 | + | ++ | ++ | + | + | + |
| Eigenanwendbarkeit | + | + | + | 0 | 0 | 0 | – | – | – | ++ | – | — |
Hinweis: Die Angaben der obigen Matrix wurden zuletzt am 21. Februar 2024 überprüft.
Möchten Sie 3D-Drucktechnologie in Ihrem Betrieb integrieren? Wir stehen Ihnen mit dem Mittelstand-Digital Zentrum für 3D-Druck zur Seite, um die Implementierung von 3D-Drucklösungen in Ihrem Unternehmen zu realisieren. Profitieren Sie von unseren informativen Veranstaltungen, maßgeschneiderten Qualifizierungsangeboten, dem Austausch mit Experten und der direkten Umsetzung durch unser erfahrenes Team.
Das Mittelstand-Digital Zentrum Rheinland gehört zu Mittelstand-Digital. Mit Mittelstand-Digital unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz die Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen und dem Handwerk. Das Mittelstand-Digital Netzwerk bietet mit den Mittelstand-Digital Zentren, der Initiative IT-Sicherheit in der Wirtschaft und Digital Jetzt umfassende Unterstützung bei der Digitalisierung. Kleine und mittlere Unternehmen profitieren von konkreten Praxisbeispielen und passgenauen, anbieterneutralen Angeboten zur Qualifikation und IT-Sicherheit. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz ermöglicht die kostenfreie Nutzung und stellt finanzielle Zuschüsse bereit. Weitere Informationen finden Sie unter www.mittelstand-digital.de.
