Sofortangebot anfordern

Der Prozess der additiven Fertigung

Geschrieben von Ben Redwood

DIESEN BEITRAG TEILEN

DIESEN BEITRAG TEILEN

The Additive Manufacturing Process

Einführung

Additive Fertigung (manchmal auch als Rapid Prototyping oder 3D-Druck bezeichnet) ist eine Herstellungsmethode, bei der Schichten eines Materials aufgebaut werden, um einen festen Gegenstand zu erzeugen. Obwohl es viele verschiedene 3D-Drucktechnologien gibt, konzentriert sich dieser Artikel auf den allgemeinen Prozess vom Entwurf bis zum fertigen Teil. Unabhängig davon, ob es sich bei dem endgültigen Teil um einen schnellen Prototyp oder ein endgültiges Funktionsteil handelt, ändert sich der allgemeine Prozess nicht.

Vom anfänglichen CAD-Entwurf bis zum 3D-Druckteil folgt die additive Fertigung einer allgemeinen Reihe von Schritten

Additiver Herstellungsprozess

1. CAD

Die Erstellung eines digitalen Modells ist der erste Schritt im additiven Herstellungsprozess. Die gängigste Methode zur Erstellung eines digitalen Modells ist das computergestützte Design (Computer Aided Design, CAD). Es gibt eine große Auswahl an kostenlosen und professionellen CAD-Programmen, die mit der additiven Fertigung kompatibel sind. Auch Reverse Engineering, die Rückwärtsentwicklung, kann zur Erzeugung eines digitalen Modells durch 3D-Scannen verwendet werden.

Es gibt mehrere Designüberlegungen, die beim Design für die additive Fertigung durchdacht werden müssen. Diese konzentrieren sich in der Regel auf Einschränkungen der Merkmalsgeometrie und Abstützung oder Auslasslochanforderungen und variieren je nach Technologie.

CAD-Modellierung mit Schmelze 360

2. STL-Konvertierung und -Dateibearbeitung

Eine kritische Phase im additiven Herstellungsprozess, die sich von der traditionellen Herstellungsmethode unterscheidet, ist die Anforderung, dass ein CAD-Modell in eine STL-Datei (Stereolithographie) konvertiertb werden muss. STL verwendet Dreiecke (Polygone) zur Beschreibung der Oberflächen eines Objekts. Einen Leitfaden zur Konvertierung eines CAD-Modells in eine STL-Datei finden Sie hier. Es gibt mehrere Modelleinschränkungen, die vor der Konvertierung eines Modells in eine STL-Datei berücksichtigt werden sollten, darunter physikalische Größe, Wasserdichtigkeit und Polygonanzahl.

Sobald eine STL-Datei erzeugt wurde, wird die Datei in ein Slicer-Programm importiert. Dieses Programm nimmt die STL-Datei und wandelt sie in G-Code um. G-Code ist eine Programmiersprache für die numerische Steuerung (Numerical Control, NC). Sie wird in der computergestützten Fertigung (Computer Aided Manufacturing, CAM) zur Steuerung automatisierter Werkzeugmaschinen (einschließlich CNC-Maschinen und 3D-Drucker) eingesetzt. Das Slicer-Programm erlaubt dem Designer auch die Anpassung der Bauparameter, einschließlich Abstützung, Schichthöhe und Teileausrichtung.

Verwendung des Slicer-Programms Preform zum Einfügen der Abstützung und zur Vorbereitung eines Modells für den Druck

3. Drucken

3D-Druckmaschinen bestehen oft aus vielen kleinen und komplizierten Teilen, so dass eine korrekte Wartung und Kalibrierung für die Erstellung präziser Drucke entscheidend ist. In dieser Phase wird das Druckmaterial auch in den Drucker geladen. Die bei der Additiven Fertigung verwendeten Rohstoffe haben oft eine begrenzte Haltbarkeit und erfordern eine sorgfältige Handhabung. Obwohl einige Verfahren die Möglichkeit bieten, überschüssiges Formmaterial zu recyceln, kann die wiederholte Wiederverwendung zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften führen, wenn das Material nicht regelmäßig ersetzt wird.

Die meisten Maschinen zur Additiven Fertigung müssen nach Druckbeginn nicht mehr überwacht werden. Die Maschine folgt einem automatisierten Prozess, und Probleme treten im Allgemeinen nur dann auf, wenn der Maschine das Material ausgeht oder ein Fehler in der Software auftritt. Eine Erläuterung, wie die verschiedenen Druckmaschinen für die additive Fertigung Teile herstellen, finden Sie hier.

3D-Rohling, nachdem er vor der Nachbearbeitungsphase vom Drucker entfernt wurde, wobei die Abstützung noch daran hängt

4. Entnahme des Rohlingse

Bei einigen additiven Fertigungstechnologien ist das Entfernen des Drucks einfach und das Teil muss nur von der Druckbettplattform abgenommen werden. Bei anderen, eher industriellen 3D-Druckverfahren ist die Entfernung eines Drucks ein hochtechnischer Prozess, bei dem der Rohling präzise extrahiert wird, während er noch vom Baumaterial umgeben oder an Druckbettplatte befestigt ist. Diese Methoden erfordern komplizierte Entnahmeverfahren und hoch qualifizierte Maschinenbediener sowie Sicherheitsausrüstung und kontrollierte Umgebungen.

Abstützung von einem SLA-Druck entfernen

5. Nachbearbeitung

Die Nachbearbeitungsverfahren variieren wiederum je nach Druckertechnologie. Bei SLA muss ein Bauteil vor der Handhabung unter UV-Licht aushärten, Metallteile müssen oft in einem Ofen spannungsfrei gemacht werden, während FDM-Teile sofort gehandhabt werden können. Bei Technologien, die eine Abstützung nutzen, wird diese in der Nachbearbeitungsphase ebenfalls entfernt. Die meisten 3D-Druckmaterialien können geschliffen werden, und es werden auch andere Nachbearbeitungstechniken wie Schütteln, Hochdruck-Luftreinigung, Polieren und Färben eingesetzt, um einen Rohling für die Endnutzung vorzubereiten.

Ein Visitenkartenhalter, der per additiver Fertigung hergestellt wurde

Ist Ihr Design fertig? Laden Sie Ihre Teile für ein kostenloses, sofortiges Angebot hoch

Sofortangebot erhalten