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Innovatives Prototyping - 3D-Druck mit Metall

3D-Druck

Bereits im Frühjahr 2013 erkannte der damalige US-Präsident Barack Obama im 3D-Druck eine Innovation, die das Potential hat, die Art und Weise der Fabrikation zu revolutionieren. Diese Prognose sollte sich bewahrheiten, denn in den letzten Jahren ist die praktische Technologie zu einem gigantischen Trend in Industrie und Wirtschaft avanciert. 

 

Beim 3D-Druck wird ein Material schichtweise übereinander aufgetragen, bis daraus ein dreidimensionales Gebilde entsteht. Auf diese Weise ist es möglich, Produkte aus den verschiedensten Kunststoffen, Gips, Keramik, Glas sowie Metallen herzustellen. Gerade der 3D-Druck mit Materialien wie Aluminium, Stahl oder Titan wird in zahlreichen metallverarbeitenden Industriezweigen immer beliebter. Laut einer KMPG-Studie investierten im Jahr 2016 rund ein Viertel der führenden Unternehmen im Metallsektor in additive Fertigungstechniken. Für die steigende Tendenz dieses Wertes spricht ein beachtliches Marktwachstum im Bezug auf Maschinen und Materialien für den Metall 3D-Druck.

Rapid Prototyping mit Metall - so funktioniert es

Beim Metall 3D-Druck liegt das Ausgangsmaterial zunächst in Pulverform vor. Um das zuvor konstruierte Objekt herzustellen, können mehrere Verfahren angewandt werden. Neben dem selektiven Lasersintern (SLS) bzw. dem selektiven Laserschmelzen (SLM) kann für ein Höchstmaß an Stabilität auch ein spezielles extrusionsbasiertes Verfahren genutzt werden. 

 

Die Liste der beliebtesten Metalle für den 3D-Druck wird vom Werkstoff Aluminium angeführt, insbesondere die Aluminiumlegierung AlSi10Mg ist hierbei interessant. Edelstahl, Werkzeugstahl, Titan, Eisen, Bronze und Kobalt-Chrom-Legierungen sind ebenfalls als zuverlässige Ausgangsmaterialien für die digitale Fabrikation bekannt. Doch Vorsicht: Nicht jedes Metall ist für alle additiven Fertigungsverfahren optimal geeignet. Die Auswahl der Herstellungsmethode sollte daher stets im Hinblick auf das gewünschte Material stattfinden.

Einsatzgebiete des 3D-Druckes mit Metall

Anwendung findet der Metall 3D-Druck in erster Linie in den industriellen Produktion, wobei die zugehören Geräte mittlerweile auch den Weg in den privaten Gebrauch gefunden haben. Das größte Einsatzgebiet des praktischen Technologie ist der Leichtbau. Der Metall 3D-Druck kommt dabei zum Einsatz, wenn eine Reduktion der Masse sowie der Anzahl der einzelnen Bauteile gefragt ist. In der Luft- und Raumfahrttechnik sowie beim Fahrzeugbau und Rennsport sorgt das innovative Verfahren zusätzlich für eine erhöhte Designfreiheit der einzelnen Bestandteile. Bei der Herstellung von GE Turbinen werden Metallteile aus dem 3D-Drucker bereits serienmäßig verbaut. Auch der schwedische Autohersteller Koenigsegg verwendet 3D-gedruckte Bauteile aus Metall in seinen Produkten. Dank ihrer Flexibilität und Ortsunabhängigkeit ist der Metall 3D-Druck auch im militärischen Bereich sehr beliebt. Die Möglichkeit, komplexe geometrische Strukturen präzise umzusetzen macht die Technologie darüber hinaus auch für die Medizintechnik, beispielsweise zur Herstellung von Prothesen und Implantaten, interessant. Nicht zuletzt wird der Metall 3D-Druck auch bei der Herstellung von Ersatzteilen für technische Produkte sowie Fahrzeuge angewandt. Eine Pionierrolle in diesem Bereich übernimmt unter anderem die Daimler AG.

Fazit: Vor- und Nachteile des 3D-Druckes mit Metall

Der Metall 3D-Druck punktet in erster Linie mit einer geringen Herstellungsdauer, der Umsetzung von komplexen Geometrien und seinen flexiblen Einsatzmöglichkeiten. Als Schwächen können die momentan noch hohen Kosten für Maschinen und Materialien, die fertigungsbedingten rauen Oberflächen sowie die Notwendigkeit von manueller Nachbearbeitung, z.B. zum Entfernen der verschweißten Supportstrukturen, ausgemacht werden.

 

Bis die Technologie vollständig ausgereift ist, wird es also vermutlich noch ein paar Jahre dauern. Die aktuelle Entwicklung zeigt jedoch eindrucksvoll, dass der 3D-Druck mit Metall definitiv eine sinnvolle Alternative zur konventionellen Fertigung darstellt. Aus vielen Industriesektoren wie dem Leichtbau oder der Medizintechnik ist er bereits heute kaum noch wegzudenken.