3D-Druck-Verfahren
Entdecken Sie die Unterschiede
Clevere Ergänzung zu etablierten Technologien
Additive und Subtraktive Fertigung
Die additive Fertigung unterscheidet sich maßgeblich zu traditionellen Fertigungsverfahren, denn sie arbeitet prinzipell nach dem umgekehrten Prinzip. Bei herkömmlichen Fertigungsverfahren wird Material meist von einem Volumenkörper abgespant (subtrahiert), um ein Objekt definierter Kontur zur erhalten. Im Gegensatz dazu erfolgt bei der modernen additiven Fertigung der Aufbau des Bauteils schichtweise durch das Hinzufügen von Material. Ein weiterer Unterschied zeigt sich darin, dass bei der additiven Fertigung keine Werkzeuge oder Formen notwendig sind, denn hier basiert die gesamte Prozesskette auf rein digitalen Daten in Form eines CAD-Modells.
Die Arten der additiven Fertigung
3D-Fertigungsverfahren im Überblick
Die 3D-Drucktechnologie umfasst unterschiedliche Verfahren wie SLA, FDM, SLS, SLM, DLP, Material Jetting, Binder Jetting, EBM und LOM. Die einzelnen Verfahren haben spezifische Stärken und Einschränkungen, die sie für verschiedene Anwendungen in der Industrie, Medizin, Luft- und Raumfahrt, Architektur und vielen anderen Bereichen geeignet machen. Die kontinuierliche Entwicklung dieser Verfahren eröffnet ständig neue und aufregende Möglichkeiten für die additive Fertigung.
Die Verfahren im Überblick:
- Stereolithographie (SLA): Hierbei wird Photopolymer mit einem Laserstrahl schichtweise ausgehärtet, um das Wunschobjekt präzise zu formen. SLA eignet sich vor allem für detailreiche und hochauflösende Modelle
- Fused Deposition Modeling (FDM): Bei diesem Verfahren wird thermoplastischer Kunststoff in Form eines dünnen Drahtes, dem sogenannten Filament, plastifiziert und Schicht für Schicht extrudiert. Dieses Verfahren ist in seinen Grundzügen mit unserer Direkt Extrusion bei WEBER vergleichbar.
- Selective Laser Sintering (SLS): Ein Laser wird verwendet, der Pulvermaterial schichtweise schmilzt. SLS kommt vor allem für die Herstellung von komplexen Objekten zum Einsatz.
- Selective Laser Melting (SLM): Dieses Verfahren ist speziell für den 3D-Druck von Metallkomponenten.
- Digital Light Processing (DLP): Um flüssiges Photopolymer schichtweise auszuhärten und Modelle zu erstellen kommt ein Projektor zum Einsatz. Das DLP-Verfahren wird dann verwendet, wenn es um die Herstellung von präzisen und hochauflösenden Modellen geht.
- Material Jetting: Tropfenweise wird flüssiges Polymerharz schichtweise aufgetragen und mit einem UV-Licht ausgehärtet. Dieses Verfahren wird angewendet, wenn detallierte Modelle oder Prototypen hergestellt werden sollen.
- Binder Jetting: Hierbei wird ein Bindemittel auf Pulver aufgetragen, um schichtweise Bauteile zu erstellen. (typischerweise Metall-, Kunststoff- oder Keramikwerkstoffe). Für dieses spezielle Verfahren wurde einst der Begriff "3D-Druck" eingeführt, der sich seitdem auch für alle weiteren Verfahren aus der additiven Fertigungstechnologie etabliert hat.
- Electron Beam Melting (EBM): Hier kommt ein Elektrostrahl zum Einsatz, der Metallpulver selektiv erhitzt und schmilzt, um das gewünschte Objekt zu erzeugen. Es ermöglicht die Herstellung von komplexen, hochfesten und präzisen Metallteilen, die oft in anspruchsvollen Anwendungen benötigt werden.
- Laminated Object Manufacturing (LOM): Bei diesem 3D-Druck-Verfahren werden Schichten aus Materialien wie Papier ausgestanzt und schichtweise zusammengeklebt.
Unser Ansatz: „Direct Extrusion“. Hier werden Bauteile Schicht für Schicht aus plastifiziertem Granulat aufgebaut
Das WEBER Fertigungsverfahren
Die "Direct Extrusion"-Methode mit einem WEBER Einschneckenextruder ermöglicht die direkte Verarbeitung von Kunststoffgranulaten, auch solchen mit Glas- oder Kohlefaserverstärkung sowie thermoplastischen Elastomeren. Durch die hohe Ausstoßleistung des Extruders können großvolumige Bauteile schneller produziert werden. Zudem lassen sich verschiedene Farben und kundenspezifische Materialmischungen flexibel und kostengünstig umsetzen.
Ein zentraler Vorteil dieses Verfahrens liegt im Verzicht auf herkömmliches Filament, das deutlich teurer ist. Stattdessen wird das Material direkt aus großen Granulatbehältern, wie etwa Bigbags, zugeführt, was die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und den Rohstoffeinsatz optimiert. Diese kontinuierliche Materialzufuhr, wie sie auch in anderen Bereichen der industriellen Kunststoffverarbeitung genutzt wird, sorgt für eine reibungslose und effiziente Fertigung.
Ein weiterer Vorteil ist die geringere thermische Belastung des Materials, da der Zwischenschritt der Filamentherstellung entfällt. Dadurch bleiben die makromolekularen Eigenschaften des Polymers besser erhalten, was zu einer höheren Materialqualität führt. Die offenen WEBER-Systeme bieten zudem eine große Flexibilität bei der Materialwahl und erlauben die Verarbeitung verschiedenster Kunststoffe.
Insgesamt stellt das "Direct Extrusion"-Verfahren eine leistungsstarke und vielseitige Alternative zu herkömmlichen 3D-Druckverfahren wie FDM dar. Es überzeugt durch Kosteneffizienz, die Möglichkeit zur Verarbeitung anspruchsvoller Materialien und das Potenzial zur Fertigung großformatiger Bauteile. Durch die hohe Materialverfügbarkeit und das industrielle Rohstoffhandling ist es besonders attraktiv für vielfältige Anwendungsgebiete in der modernen Fertigung.
Vorteile der granulatbasierten Direktextrusion
+ Geringe Materialbeschaffungskosten
+ Verarbeitung fasergefüllter Materialien
+ Großvolumiger Druck > 1 m³
+ Hoher Materialausstoß
+ Simple Materiallagerung und -handhabung
+ Kundenspezifische Farben- und Materialmischungen
+ Hohe Druckgeschwindigkeit
+ Unterbrechungsfreier Materialstrom
+ Verarbeitung von Rezyklat, Spähnen und Flakes
Unsere Produkte arbeiten Hand in Hand
Extruder im 3D-Druck
Extruder spielen im 3D-Druck aus dem Hause Weber die alles entscheidende Rolle. Sie sind dafür verantwortlich das thermoplastische Granulat zu schmelzen und zu extrudrieren. Zu diesem Zweck besitzen sie neben mehreren Heizzonen auch eine beheizbare Düse, durch welche ausgepresst das plastifizierte Material konturgetreu abgelegt wird. Im Falle des Portalsystems bewegt sich der Extruder auf der X- und Y-Ache, während die Druckplattform die als Z-Achse agiert. Bei robotischen Systemen wird der Extruder schlicht durch die 6-Achs-Kinematik entsprechend dem Programmcode über den Drucktisch bewegt.
Das thermische Prozessfenster ist bei dem gesamten Druckprozess entscheidend: ist das Material zu heiß ist kein stabiler Schichtaufbau möglich, da die Schmelzviskosität zu niedrig ist. Weißt der Kunststoff jedoch wiederum eine zu geringe Termperatur auf, fürht das mitunter zu einer schlechten Schichthaftung des 3d-gedruckten Bauteils. Grundsätzlich ist es auch möglich, in einem Druckprozess mehrere Extruder zu verwenden um Farb- oder Materialkombinationen zu realisieren.
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