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05.11.2013

Systematik der Generativen Fertigungsverfahren

Leseprobe aus dem Buch "Generative Fertigungsverfahren" von Andreas Gebhardt

Im Folgenden werden Begriffe erläutert, die im Kontext der Generativen Fertigungsverfahren gebräuchlich sind. Die mit diesen Begriffen verbundenen Eigenschaften sowie ihre Wechselwirkungen im Sinne einer Hierarchie werden dargestellt.

Auszug aus "Generative Fertigungsverfahren" (Andreas Gebhardt)

Begriffsbestimmungen

Als Generative Fertigungsverfahren werden alle Fertigungsverfahren bezeichnet, die Bauteile durch Auf- oder Aneinanderfügen von Volumenelementen (Voxel’n), vorzugsweise schichtweise, automatisiert herstellen.

Additive Manufacturing ist das englische Pendant zum deutschen Begriff Generative Fertigungsverfahren. Beide Bezeichnungen sind in Deutschland (VDI 3403) und in den USA (ASTM F2792) genormt. Die deutsche Übersetzung, Additive Fertigungsverfahren, ist weniger gebräuchlich.

3D Printing, im Deutschen 3D Drucken, ist im Begriff, alle anderen Bezeichnungen zu verdrängen. Das liegt vor allem daran, dass dieser Begriff sehr einfach zu vermitteln ist. Jeder, der ein Textprogramm (einen Word-Prozessor) bedienen und das Ergebnis mithilfe eines 2D Druckers als Brief ausdrucken kann, versteht unmittelbar, dass mithilfe eines Konstruktionsprogramms (eines Part Prozessors) und eines 3D Druckers ein dreidimensionales physisches Bauteil entstehen kann.

Es kann davon ausgegangen werden, dass, ungeachtet gültiger Normen, der Begriff 3D Drucken in wenigen Jahren als generische Bezeichnung für alle automatisierten Schichtbauverfahren und die Bezeichnung 3D Drucker oder 3D Printer weltweit akzeptiert sein wird.

3D Drucken und 3D Printing als generischer Begriff ist nicht mit dem gleichnamigen Pulver-Binder-Verfahren (Abschnitt 3.6 "Three Dimensional Printing (3DP)") zu verwechseln.

Eigenschaften der Generativen Fertigungsverfahren

Die Generativen Fertigungsverfahren weisen vor allem aufgrund des Schichtbauprinzips besondere Eigenschaften auf:

  • Die Generierung der Schichtgeometrie erfolgt direkt aus den 3D CAD-Daten.
  • Es ist kein Einsatz produktspezifischer Werkzeuge notwendig.
  • Die Erzeugung der mechanisch-technologischen Eigenschaften (Materialeigenschaften) geschieht während des Bauprozesses.
  • Die Bauteile können grundsätzlich in jeder beliebigen Orientierung gebaut werden (Entfall der Spannproblematik).
  • Alle heute auf dem Markt befindlichen Maschinen können mit dem gleichen (STL)-Datensatz angesteuert werden.
Schachtürme, entstanden im 3D-Druck

Bild 1.2: Generative Fertigung. Aus dem gleichen Datensatz abgeleitete, aber mit unterschiedlichen Verfahren hergestellte Türme. Große Türme (von links): Formsand (3D Printing, ExOne), Stärkepulver (3D Printing, Z-Corp. Höhe etwa 20 cm). Kleine Türme (von links): PMMA (3D Drucksystem, Voxeljet), Metall (Lasersintern, EOS), Acyclat, transparent (Stereolithographie, Envisiontec. Höhe etwa 3 cm)) Quellen: Hersteller.

Generative Fertigungsverfahren gewährleisten damit die direkte Umsetzung der 3D CAD-Daten (des virtuellen Bauteils) in ein physisches Bauteil.

Aus dem gleichen Datensatz können durch Skalieren Bauteile von unterschiedlicher Größe und aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Die Türme eines Schachspiels, Bild 1.2, wurden aufgrund des gleichen Datensatzes auf unterschiedlichen Maschinen gebaut. Die Materialien reichen von Formsand über Stärkepulver, Acrylate und Epoxidharze bis zu Metall.

Literaturhinweis

Andreas Gebhardt

Generative Fertigungsverfahren

Additive Manufacturing und 3D Drucken für Prototyping - Tooling - Produktion

10/2013. 672 Seiten. € 129,90.

ISBN: 978-3-446-43651-0

zum Buch

Über den Autor:
Dr.-Ing. Andreas Gebhardt studierte an der technischen Hochschule Aachen Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Motoren- und Turbinenbau. Er promovierte 1986 bei Professor Dibelius mit einer Arbeit über das instationäre Verhalten konventioneller Dampfkraftwerksblöcke. Nach Stationen als Geschäftsführer in der mittelständischen Wirtschaft ist er als Professor für Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik und Rapid Prototyping an die Fachhochschule Aachen berufen worden. 2004 gründete er das RTeJournal, eine „open-access“ Online-Zeitschrift für Rapid Technologie und ist dessen Herausgeber.

Leseprobe aus: Andreas Gebhardt (2013): "Generative Fertigungsverfahren." ; Hanser Verlag, München. S. 3

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