3D-Druck beflügelt die Innovation in Chinas Nutzfahrzeugindustrie

Der chinesische Nutzfahrzeugmarkt macht über 40 % des weltweiten Gesamtabsatzes aus. Entscheidend für den Erfolg Chinas ist die Bereitschaft der Branche, neue bahnbrechende Technologien wie den industriellen 3D-Druck zu übernehmen, um den Weg für eine neue Fertigungsgeneration bei Nutzfahrzeugherstellern wie CNHTC zu ebnen.

Am Steuer dieses Wandels sitzt Dr. Dong, ein visionärer Ingenieur, der bei CNHTC, dem drittgrößten Nutzfahrzeughersteller des Landes, eines der größten 3D-Druckzentren Chinas eingerichtet hat.

Da die Binnennachfrage nach Nutzfahrzeugen in China bis 2028 jährlich um 10 % steigen soll, konnten sich Dr. Dong und sein Team nicht mehr ausschließlich auf traditionelle Fertigungsmethoden verlassen, um den sich ständig weiterentwickelnden Anforderungen der Branche gerecht zu werden.

Das Unternehmen ist dank des industriellen 3D-Drucks in der Lage, den Prototypenbau und die Produktionsprozesse für seine Schwerlastkraftwagen, Speditions- und Transportfahrzeuge zu verbessern.

CNHTC setzt auf das offene 3D-Drucksystem

Für Dr. Dong geht es beim 3D-Druck vor allem darum, neue Anwendungen und Materialien zu erforschen, die für die Innovation der Technologie grundlegend sind. Während einige Anbieter von 3D-Druckern nur geschlossene Material- und Softwaresysteme verkaufen, die die Anwendungsfreiheit einschränken, sind industrielle 3D-Drucker, wie die von BigRep, offen für Innovationen. Dank der Möglichkeit, jedes beliebige 3D-Druckfilament und jede beliebige Software zu verwenden, konnten die Designer und Ingenieure von CNHTC jedes technisch kompatible Material nutzen.

Außerdem war CNHTC dadurch in der Lage, Kosten zu sparen, denn wenn Unternehmen normalerweise an die Materialien des 3D-Druckeranbieters gebunden sind, müssen sie auf Anwendungen verzichten, den Druck auslagern oder, wenn das Teil die Investition rechtfertigt, einen neuen 3D-Drucker kaufen, der jedes Material unterstützt. CNHTC hatte auch eine bessere Kapitalrendite, da das Unternehmen entdeckte, dass das Gerät für neue Anwendungen mit anderen Materialien verwendet werden kann.

CNHTC -Dr. Dong with a 3D print

Erklärt Dr. Dong

Ein quelloffener 3D-Drucker wie der BigRep PRO ist für unseren Arbeitsablauf unerlässlich: Quelloffene Materialien senken nicht nur die Produktionskosten, sie ermöglichen es uns auch, verschiedene Materialmöglichkeiten zu erforschen, um eine beliebige Anzahl von gewünschten Ergebnissen zu erzielen.

Kosten- und Zeitersparnis durch Rapid Prototyping

Da sich CNHTC beim Prototypenbau traditionell auf die CNC-Bearbeitung und das Fräsen verließ, waren die Test- und Iterationsphasen langwierig und dauerten oft Wochen. Infolgedessen beeinträchtigte dieser langsame Prozess die Fähigkeit des Unternehmens, innerhalb seines Designteams Innovationen zu entwickeln.

Der 3D-Druck ermöglicht es unseren Designern und Ingenieuren, iterative Optimierungen mit viel kürzeren Durchlaufzeiten durchzuführen: Wir können die Formherstellung vollständig umgehen und direkt 3D-gedruckt Oberflächen und Strukturen herstellen, die mit den herkömmlichen Verfahren nicht möglich wären.”

kommentiert Dr. Dong.

CNHTC 3d printed parts

Mit der Einführung des 3D-Drucks hat sich der Arbeitsablauf bei CNHTC komplett verändert. Dr. Dong und sein Team brauchen jetzt nur noch wenige Tage und nicht mehr Wochen, um digitale Entwürfe in funktionale Teile zu verwandeln. Durch diese Effizienz konnten schnellere Iterations- und Feedback-Zyklen eingeführt werden, die es dem Designteam letztendlich ermöglichen, Produkte zu entwickeln, die den aktuellen Marktanforderungen besser entsprechen.

3D-Druck in großem Maßstab für Schwerlastwagen

Während frühere Generationen und einige der aktuellen 3D-Drucker ein kleineres Format haben, das die Größe der Teile einschränkt, haben Dr. Dong und sein Team den industriellen 3D-Druck mit dem BigRep PRO übernommen, um große Einzelteile zu produzieren, die für Nutzfahrzeuge geeignet sind.

Nach dem Vorbild europäischer Nutzfahrzeugspezialisten wie Zoeller Kipper werden große 3D-gedruckte Teile wie kundenspezifische Verkleidungen und Abdeckungen als Endverbraucherkomponenten in die Nutzfahrzeuge von CNHTC integriert.

The BigRep PRO at the 3D printing CNHTC center

"Die Qualität der größeren gedruckten Teile ermöglicht es uns, sie direkt in unsere Fahrzeuge zu integrieren", sagte Dr. Dong. "Das erhöht nicht nur die Produktionseffizienz, sondern ermöglicht es uns auch, besser auf die Anforderungen des Marktes zu reagieren."

Das hohe Maß an Präzision und Maßhaltigkeit der großen, robusten Drucke erfüllt den Bedarf von CNHTC an qualitativ hochwertigen, funktionalen Teilen für den Endverbraucher. Das Drucken großer Teile hilft CNHTC, den zeitaufwändigen und manuellen Prozess der Montage kleinerer Teile, die bei der Montage Fehler aufweisen könnten, zu vermeiden.

Die Zukunft des 3D-Drucks bei Nutzfahrzeugen

"Seitdem wir den 3D-Druck in unsere täglichen Arbeitsabläufe integriert haben, konnten wir bei unseren bisherigen Projekten eine bemerkenswerte Zeit- und Kostenreduzierung von 50 % im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden verzeichnen", freut sich Dr. Dong.

The future of heavy duty vehicle customization with 3D printing for CNHTC

Dr. Dong ist von diesem Zukunftskonzept überzeugt und rechnet mit einem noch größeren Potenzial für die Integration von 3D-gedruckten Teilen direkt in die Produktionsanlagen von CNHTC. Er kommentiert: "Was mich am meisten begeistert, ist die Möglichkeit, mit Hilfe des 3D-Drucks mehr Chargen von Endverbrauchsteilen herzustellen, die direkt für die Fertigung verwendet werden können."

"Der 3D-Druck bei Nutzfahrzeugen ist eines der bedeutendsten technologischen Ereignisse in der Automobilindustrie. Der Markt hat sich zum Positiven verändert. Und wir nutzen dies zu unserem Vorteil", resümiert Dr. Dong.

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WIE DER 3D-DRUCK DIE MARKTEINFÜHRUNGSZEIT VERKÜRZT UND DIE INDIVIDUELLE ANPASSUNG VON NUTZFAHRZEUGEN ERMÖGLICHT

Über den Autor:

Patrick McCumiskey <a style="color: #0077b5" href="https://de.linkedin.com/in/patrick-mccumiskey-b41a2699" target="_blank" rel="noopener"><i class="fab fa-linkedin"></i></a>

Patrick McCumiskey

Autor

Patrick hat mehr als zehn Jahre Erfahrung im Verfassen von Texten über Design und Technologien. Nachdem er zum ersten Mal bei einem Projekt während seines Masterstudiums für Design mit dem 3D-Druck in Berührung gekommen war, interessierte er sich sehr für die Entwicklung des Verfahrens und seine Auswirkungen auf die Bereiche Design und Technik.

In 3D gedruckte Ersatzteile: Bedarfsorientierte Lösungen für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und industrielle Fertigung

Ein beschädigtes oder defektes Teil könnte eine Verringerung oder sogar einen völligen Stillstand der Produktion bedeuten, während man auf das Eintreffen des Ersatzteils wartet - eine kostspielige Unannehmlichkeit für Hersteller.

Einer der Bereiche, in denen sich der 3D-Druck als besonders bahnbrechend erwiesen hat, ist die Herstellung von provisorischen Ersatzteilen. Diese gedruckten Komponenten können oft die funktionalen Anforderungen erfüllen, bis eine länger haltbare Lösung beschafft oder hergestellt werden kann. Dies ermöglicht es der Industrie, die Produktion fortzusetzen, wodurch die Betriebszeit von Maschinen erhöht und Unsicherheiten in der Lieferkette minimiert werden.

In diesem Artikel beleuchten wir einige der gängigsten Herausforderungen für Hersteller in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungssektor und in der Industrie und zeigen, wie 3D-gedruckte provisorische Lösungen einen reibungsloseren Produktionsablauf ermöglichen.

1. Notfallreparaturen

Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Sie sind ein Industrieunternehmen, das sich bei der Ausführung eines lukrativen Auftrags für einen Kunden auf eine Maschine verlässt. Plötzlich geht ein wichtiges Teil der Maschine kaputt und die Produktion kommt zum Stillstand.

Ist das Ersatzteil nicht zur Hand, müssen Sie externe Lieferanten für die Fehlerbehebung, Komponenten oder Dienstleistungen kontaktieren. Die Zeit, die Sie damit verbringen, auf das Ersatzteil zu warten, bringt unweigerlich ein Element der Ungewissheit in eine ohnehin schon stressige Situation, die noch durch mögliche Verzögerungen und Kosten verschlimmert wird.

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Warum der 3D-Druck eine Lösung ist

Mit der Einführung eines hauseigenen 3D-Druckers bietet die bedarfsorientierte Produktion industriellen Herstellern die Möglichkeit, provisorische Ersatzteile oder Werkzeuge für den jeweiligen Einsatzfall zu produzieren und so die Wartezeit zu verkürzen. Die Auswahl an leistungsstarken 3D-Druckmaterialien für die Industrie stellt sicher, dass die provisorischen Ersatzteile robust genug sind, um den Belastungen und Beanspruchungen standzuhalten, bis das Ersatzteil beschafft werden kann.

3D-Drucker wie der BigRep PRO oder der PRECISE von HAGE ermöglichen es Herstellern in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungssektor, mit technischen Materialien wie kohlefaserverstärkten Polymeren und Hochleistungsmaterialien wie flammhemmendem Polyetherketonketon (PEKK) zu drucken. Diese Materialien eignen sich besser für Teile, die Temperaturschwankungen oder betrieblichen Belastungen ausgesetzt sind.

2. Nicht verfügbare Ersatzteile

Es gibt verschiedene Gründe, warum ein Ersatzteil möglicherweise nicht verfügbar ist. Zum Beispiel könnte es nicht mehr auf Lager sein oder nicht mehr produziert werden. In Situationen, in denen Hersteller aus der Verteidigungs- oder Luft- und Raumfahrtbranche an abgelegenen Standorten arbeiten oder im Außendienst tätig sind, könnten sie außerhalb der Reichweite der traditionellen Lieferketten liegen.

In diesen Fällen sind dem Hersteller die Hände gebunden, da er keine unmittelbare Möglichkeit hat, das wichtige Ersatzteil zu beschaffen, um die Produktion wieder in Gang zu bringen.

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Warum der 3D-Druck eine Lösung ist

In der Vergangenheit begegneten Hersteller Engpässen bei Ersatzteilen, indem sie ein physisches Inventar führten. Es ist jedoch nicht möglich, ein Inventar und die Logistik jedes Teils zu verwalten, das in den Produktionsablauf sowie in den Reparatur- und Wartungsprozess eingebunden ist. Die nächstbeste Lösung besteht darin, die Teile nach Bedarf zu beschaffen, aber das kann mit Verzögerungen verbunden sein.

Der 3D-Druck ermöglicht eine bessere Kontrolle der Lieferketten. Er ermöglicht die Herstellung von Teilen ohne Kompromisse bei der erforderlichen Präzision, Belastbarkeit und den funktionalen und materiellen Eigenschaften, die für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungssektor erforderlich sind.

3. Ersatzteile für das Training

Die Herstellung komplexer Maschinen kann lange dauern und manchmal müssen die Bedienungskräfte geschult werden, um sie zu bedienen. Für die Schulung werden Stellvertreterteile benötigt, die das Originaldesign nachbilden, bis die Endmontage eintrifft, damit der Betrieb ohne Verzögerung aufgenommen werden kann. Dieses Szenario tritt häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie auf, wo häufig komplizierte Geräte verwendet werden und Zeit angesichts des Test-, Validierungs- und Zertifizierungsprozesses in diesem streng reglementierten Sektor ein entscheidender Faktor ist.

BigRep Academy

Warum der 3D-Druck eine Lösung ist

Durch die Herstellung von Komponenten bieten diese Stellvertreterteile den Angestellten einen praktischen Ansatz, um sich mit den Verfahren und Feinheiten der späteren Maschine vertraut zu machen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Bedienungskräfte mit der Montage und Wartung der Maschinen vertraut sind, sodass die Hersteller den Zeitplan für den Betrieb genau einhalten können.

Mehrere staatliche Luft- und Raumfahrtbehörden haben den 3D-Druck erfolgreich in ihre Schulungsprogramme für den Betrieb eingebunden - eine Tatsache, die die einzigartigen Vorteile von AM unterstreicht. Industrieunternehmen können auch 3D-gedruckte Ersatzteile für einen reibungsloseren Übergang in den Arbeitsablauf nutzen, um sicherzustellen, dass die Beschäftigten mit den potenziell komplexen Abläufen vertraut gemacht werden.

Vorteile von im 3D-Druckverfahren hergestellten provisorischen Ersatzteilen

1. Minimale Unterbrechung des Produktionsablaufs

Der bedarfsorientierte 3D-Druck von Ersatzteilen kann Ausfälle von Geräten oder Bauteilen sofort auffangen. Defekte Komponenten können schnell ersetzt werden, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die betriebliche Produktivität erhöht wird.

Eine der größten Stärken des 3D-Drucks, die schnellen Designiterationen, ermöglichen die maßgeschneiderte Anpassung von Teilen an konkrete Anforderungen und gewährleisten optimale Leistung und Kompatibilität. Diese firmeneigene Lösung strafft die Produktionszeit, indem sie die Zeitspanne bis zum Eintreffen des Originalteils verkürzt. So können Industrie, Luft- und Raumfahrt und Verteidigungssektor ihre in der Regel sehr knappen Zeitpläne und Kundenwünsche besser einhalten.

Full length portrait of engine and landing gear of passenger aircraft with pilot in the wing isolated on the sun background
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2. Verkürzt Ausfallzeiten und senkt so die Kosten

Einfach ausgedrückt: Je mehr Zeit zwischen dem Ausfall eines Bauteils und dem Einbau des Ersatzteils verstreicht, desto gravierender sind die finanziellen Auswirkungen.

In diesem Sinne können herkömmliche Methoden für den Einkauf und die Beschaffung von Ersatzteilen aus externen Quellen für Industriemaschinen zu längeren Ausfallzeiten und Produktivitätsverlusten führen. Die Bevorratung von Ersatzteilen mag die offensichtliche Lösung sein, aber sie ist mit höheren Kosten und zusätzlicher Logistik für den Kauf, die Lagerung und die Wartung der Teile verbunden.

Der bedarfsorientierte 3D-Druck minimiert die Produktionsunterbrechung, da er sofort einsatzbereit ist. Dies verringert Ausfallzeiten und hält die Maschinen in Bewegung, sodass der Zeitplan eingehalten werden kann. Dies hat positive finanzielle Auswirkungen für die Hersteller in der Luft- und Raumfahrt und im verarbeitenden Gewerbe, die letztlich auf der Suche nach verlässlichen Lösungen für unvorhersehbare Maschinenausfälle sind.

3. Die Herstellung vor Ort ist an abgelegenen Orten die einzig praktikable Option

Die Möglichkeit, Lösungen für Ersatzteile an jedem beliebigen Ort herzustellen, ist besonders in den Bereichen Verteidigung und Luft- und Raumfahrt interessant. In Situationen, in denen die Produktion vor Ort die einzige praktikable Lösung ist, z. B. in Gebirgsregionen, Wüsten oder auf See, ist die Möglichkeit, Ersatzteile im eigenen Haus zu drucken, ein entscheidender Vorteil. Diese Standorte sind aus geografischen Gründen in der Regel weit von den Einsatzgebieten entfernt, und die Zeit bis zum Eintreffen des Teils kann unvorhersehbar oder logistisch unmöglich sein.

CNE Engineering with SAS Scandanavian Airlines
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4. Zeitersparnis durch Wegfall der traditionellen Produktionsschritte

Während herkömmliche Fertigungsmethoden langwierige und oft manuelle Herstellungsprozesse erfordern, ermöglicht der 3D-Druck die unmittelbare Produktion von Teilen aus digitalen Entwürfen. Diese Demokratisierung des Herstellungsprozesses überspringt den Werkzeugbau, mindert die Abhängigkeit von Facharbeitern und macht die Verwaltung von Inventar und Logistik überflüssig. Diese Schritte im zeitintensiven, überholten Prozess verursachen hohe Kosten und der 3D-Druck hat die transformative Kraft, direkt nach Bedarf zu drucken, was zu einer wirtschaftlichen Produktion von Ersatzteilen führt.

5. Ersatzwerkzeuge für die Schulung von Bedienpersonal

In den meisten Branchen ist Zeit Geld, und in der Luft- und Raumfahrt gilt dies ganz besonders. Die Maschinen, Werkzeuge und Teile, die in der Raumfahrt und in Flugzeugen verwendet werden, sind oft komplex, und ihre Bedienung oder Handhabung erfordert Schulungen. Mit 3D-gedruckten Ersatzteilen können sie lernen, wie man die Maschinen bereits vor ihrer Lieferung effektiv nutzt. Diese vorausschauende Maßnahme sorgt für präzise Zeitpläne, eine wichtige Ergänzung des Arbeitsablaufs, um die Wahrscheinlichkeit von Ineffizienzen im Produktionsprozess zu minimieren.

3D Printed Mold for Jet Engine Cover
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6. Digitale Inventur ersetzt physische Inventur

Bei der Verwaltung des Lagerbestands geht es darum, die ungefähre Anzahl von Bauteilen unter den richtigen Umgebungsbedingungen zu lagern und dabei den zukünftigen Bedarf vorauszusehen. Für Ersatzteile ist dies nicht immer eine praktikable Option, da am Produktionsprozess viele Komponenten beteiligt sind, die ausfallen können. Beim 3D-Druck sind die Designdateien der Bauteile digital gespeichert und können in jeden Winkel der Welt übertragen und mit einem 3D-Drucker hergestellt werden. Diese digitale Optimierung des Lagerbestands minimiert die Auswirkungen von Engpässen in der Lieferkette und von möglicherweise kostspieligen Lagerlösungen.

7. Großformatige Einzeldrucke, die keine Montage erfordern

Massive Bauteile in Flugzeugen und anderen Fluggeräten erfordern große MRO-Anlagen. Herkömmliche Fertigungsverfahren beruhen meist auf der Herstellung und Montage mehrerer separater Komponenten, was die Produktionszeit verlängert und das Risiko von Montagefehlern oder Unstimmigkeiten erhöht. Mit dem 3D-Druck ist die Herstellung großer, komplexer Komponenten aus einer Reihe von Materialien in einer nahtlos integrierten Einheit eine Selbstverständlichkeit. Durch die Nutzung von Eigenschaften wie Genauigkeit, Präzision und Wiederholbarkeit trägt die Produktion von Ersatzteilen als vollständig montierte Einheiten zu schnellen und kostengünstigen Lösungen bei.

3D Printing Service PARTLAB
BigRep Materials

8. Ein komplettes Spektrum an 3D-Druckmaterialien für den industriellen Einsatz

Von umweltfreundlichen Werkstoffen aus recycelten Meeresabfällen bis hin zu hochleistungsfähigen kohlefaserverstärkten Materialien für Flugzeugkomponenten steht Ihnen eine breite Palette von Materialtypen zur Verfügung, die für unterschiedliche Ersatzteile und Budgets geeignet sind. Der 3D-Druck gibt Ihnen die Freiheit, das Filament auf der Grundlage der spezifischen Funktion des Ersatzteils auszuwählen. Dies ermöglicht die Auswahl von Materialien, die die für eine optimale Leistung erforderlichen physikalischen, chemischen und strukturellen Eigenschaften am besten berücksichtigen. Zwar unterstützen nicht alle Hersteller von industriellen 3D-Druckern Filamente von Drittanbietern, aber einige von ihnen wie BigRep verfügen über offene Materialplattformen, die den Anforderungen der Benutzer gerecht werden, ganz gleich, ob diese auf hohe Leistung oder Kosteneffizienz Wert legen.

Leistungsstarke unternehmensinterne Lösungen auf Abruf

In 3D gedruckte Ersatzteile haben einen flexiblen, reaktionsschnellen und anpassungsfähigen Workflow für die Produktion vor Ort ermöglicht, der für die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie von entscheidender Bedeutung ist, da diese Branchen hochindividuelle Komponenten benötigen, die möglicherweise nicht ohne Weiteres verfügbar sind.

Durch das Drucken von Ersatzteilen auf Abruf, anstatt sie auf Lager zu halten, können diese Branchen erheblich Zeit sparen, Kosten senken und intern zuverlässige Lösungen finden, bis das endgültige Teil beschafft ist. Diese Entwicklungen haben entscheidende Vorteile für den alltäglichen Betrieb von Maschinen, insbesondere an abgelegenen Orten, wo Autarkie unabdingbar ist.

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Entdecken Sie, wie die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie den 3D-Druck nutzen, um maßgeschneiderte Werkzeuge für den Einsatz am Boden und in der Luft zu fertigen.

In diesem eBook tauchen wir tiefer ein in:

  • Wie 3D-gedruckte Teile dazu beitragen, die Luftund Raumfahrtindustrie zu verändern.
  • Die strengen Tests und Zertifizierungen, die die Leistung und Sicherheit der 3D-gedruckten Teile bestätigen.
  • FEA-Analysen, die bei der Herstellung robuster Teile für die Luftund Raumfahrt helfen.
  • 3 Anwendungsfälle von Giganten der Luftund Raumfahrtindustrie, die mit dem 3D-Druck neue Wege beschritten haben.

VOM DRUCKBETT IN DEN HIMMEL: 3D-DRUCK VON BAUTEILEN IN LUFTFAHRTTAUGLICHKEIT

INDUSTRIEQUALITÄT TRIFFT  KOSTENEFFIZIENZ.
KOMPLEXE TEILE. GANZ GROSS.

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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INDUSTRIEQUALITÄT TRIFFT  KOSTENEFFIZIENZ.
KOMPLEXE TEILE. GANZ GROSS.

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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Über den Autor:

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Patrick McCumiskey

Autor

Patrick hat mehr als zehn Jahre Erfahrung im Verfassen von Texten über Design und Technologien. Nachdem er zum ersten Mal bei einem Projekt während seines Masterstudiums für Design mit dem 3D-Druck in Berührung gekommen war, interessierte er sich sehr für die Entwicklung des Verfahrens und seine Auswirkungen auf die Bereiche Design und Technik.

Symbiose von Kunst und Technologie durch großformatigen 3D-Druck

Large-format 3D printed art sculpture by Welly Fletcher

Zeitgenössischer US-Künstler Welly Fletcher schlägt mit einer großformatigen mit BigRep ONE gedruckten 3D-Skulptur eine Brücke zu prähistorischer Höhlenkunst.

Vor 40.000 Jahren schnitzte ein in Höhlen lebender Homo sapiens mit primitiven Meißeln und Werkzeug die Skulptur eines Löwenmenschen in einen Stoßzahn aus Elfenbein.

Die vor knapp 100 Jahren in einer süddeutschen Höhle entdeckte Skulptur ist das früheste bekannte Beispiel für die Kunst des Homo sapiens - und führt uns die außergewöhnlichen kognitiven Eigenschaften vor Augen, die es unserer Spezies ermöglicht haben, Gesellschaftsformen, Religionen und Technologien zu entwickeln.

Nachdem der in Albuquerque lebende Künstler Welly Fletcher die prähistorische Skulptur im Ulmer Museum in Deutschland aus erster Hand gesehen hatte, wurde er dazu inspiriert, eine Skulptur für seine neueste Ausstellung SLANT in der Richard Levy Gallery in New Mexico zu erschaffen, mit der er die historische Symbiose von Kunst, Technologie und der verwandtschaftlichen Verbundenheit unserer Spezies mit Tieren untersucht.

Erweiterung der Palette um 3D-Druck

Das Herzstück von Fletchers Skulptur „Trans Time“ misst 0,9 × 2,1 × 0,7 m (36 × 86 × 28 Zoll) und ist eine abstrakte Darstellung eines löwenartigen Tieres, das mit dem großformatigen BigRep ONE 3D-Drucker gedruckt wurde.

Das Werk begann als Tonmodell des Künstlers, wurde anschließend digital gescannt und schließlich als 3D-Druckobjekt mit dem BigRep ONE 3D-Drucker des Art Lab der Universität von New Mexico hergestellt.

“Je mehr ich lernte und mit dem 3D-Drucker experimentierte, desto faszinierender wurden die Ergebnisse”

so Fletcher, der an der Universität von New Mexico Bildhauerei und digitale Technologie lehrt.

Trans Time, a large format 3D printed sculpture by Welly Fletcher printed on the BigRep ONE

Als eine Hommage an die Art und Weise, wie die Originalskulptur des Löwenmenschen im Ulmer Museum in Deutschland präsentiert wird, sitzt Fletchers 3D-gedruckte Tierkopfskulptur stolz auf dem Umriss eines Tierskeletts aus Stahl, das wiederum auf einem plasmageschnittenen Stahlsockel befestigt ist.

Die orangefarbene Skulptur ist in ihren Dimensionen sowohl visuell als auch physisch beeindruckend. Fletchers bewusste Wahl des Biokunststoffs PLA passte perfekt zum Thema der Ausstellung über die Verwandtschaft zwischen Mensch und Tier und den Widerstand des Körpers gegen die Umweltzerstörung unserer Spezies. Der Verzicht auf Kohlenstoffprozesse und giftige Öle in PLA unterstreicht die Aussagekraft des Kunstwerks und verdeutlicht die komplexe Beziehung unserer Spezies zu unserem Planeten.

“Als ich begann, über die nicht-kohlenstoffbasierten Prozesse von PLA zu lesen, war ich noch mehr von dessen Fähigkeit überzeugt, den Umweltaspekt meiner Arbeit zu betonen”

erklärt Fletcher, der diesen formbaren Biokunststoff vor kurzem in seine Materialpalette aufgenommen hat.

Großformatiger 3D-Druck für überdimensionale Skulpturen

Trans-Time-a-3D-printed-sizeable-sculptures-by-Welly-Fletcher-at-the-exhibition-SLANT-at-the-Richard-Levy-Gallery-in-New-Mexico

Fletcher war außerdem bestrebt, die praktischen Vorteile der Einbeziehung des BigRep One Druckers in seinen künstlerischen Prozess hervorzuheben.

Während Künstler und ihre Teams sich üblicherweise mit zahlreichen logistischen Hürden beim Transport und der Montage schwerer Einzelteile konfrontiert sehen, ermöglichte es der BigRep One 3D-Drucker es Fletcher, die gesamte „Trans Time“-Skulptur als ein einheitliches Ganzes zu drucken und so die Komplexität von Produktion und Montage zu minimieren.

Fletcher beschrieb die Erfahrung als prägend und betonte, dass der nahtlose Druck der gesamten Skulptur eine bedeutende Veränderung in seinem künstlerischen Schaffensprozess darstellt.

Während die Originalskulptur aus der Höhle ein Zeugnis für die Vorstellungskraft des frühen Homo sapiens ist, machten die primitiven Werkzeuge dieser Ära ihre Fertigung zu einer komplexen und zeitaufwändigen Aufgabe. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass eine Gruppe von Menschen etwa 400 Stunden für die Ausführung benötigt hätte.

Welly-Fletcher-and-her-sculpture-TRANS-TIME-at-her-exhitbition-SLANT-at-the-Richard-Levy-gallery

Dank BigRep One haben zeitgenössische Künstler nun jedoch die Möglichkeit, mühelos viel größere und komplexere Formen auf Knopfdruck herzustellen - ein Gefühl, das die fortwährende Alchemie des Mediums Skulptur weiter unterstreicht.

„Der 3D-Druck bietet Bildhauern einen großen Vorteil“, merkt Fletcher an. „Er ermöglicht die Herstellung von Objekten, die von Hand einfach nicht machbar sind. Das fertige Objekt vor unseren Augen entstehen zu sehen, hat etwas Magisches an sich.“

Analoge Wurzeln in einer digitalen Welt

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Fletchers Skulptur Trans Time hat eine beruhigende Zirkularität an sich. Einerseits lenken ihre prähistorischen Konnotationen unsere Aufmerksamkeit auf die Elastizität der Zeit und die Allgegenwart menschlicher Kreativität. Andererseits werden wir an die kraftvolle Symbiose zwischen Kunst und Technologie erinnert und gewinnen dank der Verwendung von umweltfreundlichen Materialien in der Skulptur einen überwältigend positiven Eindruck unserer Spezies.

Da digitale Technologien wie der 3D-Druck für die Bildhauerei von unschätzbarem Wert sind, ist Fletchers Rat an Künstler, die den 3D-Druck in ihre Arbeit einbeziehen möchten, einfach: Lasst das Verfahren die Ergebnisse bestimmen.

Möchten Sie mehr über großformatige 3D-Druckanwendungen in Ausstellungen erfahren?

Ob bildende Kunst, Ausstellung im Museum oder innovative Installation, die 3D-Drucker von BigRep sind für großformatige kreative Projekte unverzichtbar.

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GRENZENLOSE KREATIVITÄT FÜR
3D-GEDRUCKTE AUSSTELLUNGEN

  • Schaffung grenzenloser Kreativität durch das Bauvolumen von 1m3.
  • Einhaltung enger Fristen durch die Vermeidung manueller Arbeit.
  • Reduzierung von Materialverbrauch und Einsparung von Kosten bei Facharbeitern.

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Patrick McCumiskey

Autor

Patrick hat mehr als zehn Jahre Erfahrung im Verfassen von Texten über Design und Technologien. Nachdem er zum ersten Mal bei einem Projekt während seines Masterstudiums für Design mit dem 3D-Druck in Berührung gekommen war, interessierte er sich sehr für die Entwicklung des Verfahrens und seine Auswirkungen auf die Bereiche Design und Technik.

Windkraftanlagen-Forschung an der TU Berlin mit 3D-gedruckten Rotorblättern

Die Rotorblätter von Windkraftanlagen sind im Durchschnitt 80 Meter lang. Bei der Gestaltung dieser riesigen Windflügel bietet keine andere Technologie die Flexibilität, Präzision und Anpassungsfähigkeit für maßstabsgetreue Teile wie der 3D-Druck. Zwar ist der Nachbau in einem Hochschullabor nahezu unmöglich, aber ein maßstabsgetreuer Prototyp mit Schaufeln von einem Meter Länge ist für einen großformatigen 3D-Drucker durchaus machbar. Hier fangen die Forschenden ganz klein an.

Auf Grundlage von 3D-gedruckten Rotorblättern bietet die TU Berlin einen Kurs - Messverfahren für Windturbinen - an, in dem Kenntnisse zur Messung der Leistung der Windräder an verschiedenen Betriebspunkten vermittelt werden. Die Studierenden lernen, die Windgeschwindigkeit zu messen und gleichzeitig die von der Anlage erzeugte Leistung zu ermitteln. Die Lehrveranstaltung konzentriert sich auf den Vergleich zwischen einem traditionell gefertigten, handgeschnitzten Holzflügel von zwei Metern Länge und einem 3D-gedruckten Rotorblatt von einem Meter Länge mit Gyroid-Füllung.

Das additiv gefertigte Rotorblatt ist das Ergebnis der Forschungsarbeit von Jörg Alber, Doktorand und Laurin Assfalg, Masterstudent an der TU Berlin. Während der Studie fanden sie heraus, dass mit dem 3D-Druck, dem Experimentieren mit verschiedenen Füllungen, Formen und Materialien, keine Grenzen gesetzt sind.

Laurin Assfalg:

„Der 3D-Druck stellt eine beeindruckende Option zur Fertigung der Rotorblätter dar, weil er die Herstellung komplexer Formen und damit eine Leistungssteigerung ermöglicht. Wir wollen damit neue wissenschaftliche Ideen entwicklen, die sich auf die großen Rotorblätter übertragen lassen.“

3D-Druck erweckt Rotorblätter zum Leben

Das Forschungsziel bestand darin, alternative Wege zur Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen zu finden. Durch die Herstellung und Optimierung von Rotorblättern in kleinerem Maßstab mittels 3D-Druck wollten Jörg Alber und Laurin Assfalg Erkenntnisse gewinnen, die künftig für die additive Fertigung von Rotorblättern in Originalgröße angewendet werden können.

Die herkömmliche Art der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen erfolgt durch subtraktive Verfahren wie von Hand geschnitztes Holz, computergesteuertes Fräsen oder andere Formverfahren. Diese Methoden haben sich zwar bewährt und sind in der Branche der Windkraftanlagen als Goldstandard etabliert, waren aber für die Forschung nicht die ideale Wahl, da sich mit diesen Rotoren keine speziell entwickelten, komplexen Strukturen herstellen lassen, die für die Tests benötigt werden. Die Entscheidung zugunsten von 3D-gedruckten Rotorblättern fiel aufgrund der Fähigkeit dieser Technologie, kompliziertere Formen und Füllstrukturen (das Innere eines 3D-gedruckten Teils) im Vergleich zu herkömmlichen subtraktiven Methoden zu erstellen.

3D printed Wind Turbine blades for TU Berlin

Der 3D-Druck ermöglichte einen effizienten Druck der Rotorblätter und bot die Möglichkeit, eine Vielzahl von Formen und Konstruktionsarten umzusetzen, die später einer strengen Prüfung unterzogen werden sollten. Die Größe der zu druckenden Rotorblätter betrug einen Meter, womit der großformatige industrielle BigRep ONE die perfekte Wahl war. Der BigRep ONE verfügt über ein Bauvolumen von einem Kubikmeter und ist für die Herstellung große 3D-Drucke für die anspruchsvollsten und geometrisch komplexesten Anwendungen ausgelegt. Der im Maker-Space der TH Wildau vorhandene BigRep One stellte die Rotorblätter in einem einzigen nahtlosen Druckvorgang her, wobei die kompletten Flügel liegend und ohne jegliche Stützstruktur in weniger als einer Woche gedruckt wurden.

Für den Entwurf wurden die Rotorblätter mit frei verfügbarer intelligenter Software und mit Hilfe von BigReps BLADE entwickelt. Die wichtigen Druckeinstellungen wie die Ausrichtung des Modells, Schichthöhe sowie Art und Dichte der Füllstruktur (Gyroid) waren in BLADE leicht anpassbar. Der komplett offene Ansatz, auf dem der 3D-Druck basiert, war ein weiterer Grund, der die additive Fertigung zu einer überzeugenden Wahl für die Studie machte.

Strukturelle Überlegungen: Auskleidung und Material

Der strukturelle Entwurf der Rotorblätter der Windkraftanlage umfasste sowohl auf die Untersuchung verschiedener Füllstrukturen als auch auf das Material für den 3D-Druck.

1. Gyroid-Füllung

Auf Bauteile wie die Rotorblätter von Windkraftanlagen wirken aufgrund der Aerodynamik und der Trägheitskräfte während der Rotation häufig ständig wechselnde Belastungen ein. Für diese Teile waren die isotropen Eigenschaften von Gyroid-Füllungen eine naheliegende Wahl, da sie diesen Lastwechseln standhalten.

Gyroid Infill

Die Gyroid-Füllung besteht aus einem komplexen Netzwerk verdrehter und miteinander verbundener Röhren, die ein sich wiederholendes Muster bilden, das sich ohne Überschneidung oder Überlappung unbegrenzt in alle Richtungen erstreckt. Das Ergebnis ist eine durchgängige Gitterstruktur, die bei sehr geringer Dichte zu einer außergewöhnlichen Stabilität führt, wie sie für leichte Rotorblätter erforderlich ist. Während der manuelle Entwurf dieses komplexen Musters Ewigkeiten dauern könnte, vereinfachte die 3D-Drucksoftware den Prozess automatisch und setzte ihn in den Rotorblättern um.

Rotorblatt einer Windkraftanlage mit Gyroid-Infill
Doktoranden der TU Berlin erforschen das Rotorblattdesign für Windkraftanlagen anhand von 3D-gedruckten Prototypen, die auf einem BigRep ONE hergestellt wurden. Da das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht entscheidend war, bot der Gyroid-Infill eine hervorragende Lösung für starke, leichte Teile.

Abgesehen von seiner Stärke bietet die Gyroid-Füllung auch eine hohe Materialeffizienz. Aufgrund der miteinander verbundenen Kanäle wird bei gleichbleibend hoher struktureller Integrität weniger Material benötigt. Dieser Gesichtspunkt war ein großer Vorteil beim Druck der Rotorblätter, die andernfalls schwer geworden wären und eine erhebliche Menge an Material verbraucht hätten.

2. Das industrietaugliche PRO HT von BigRep

Das Forschungsteam druckte die Rotorblätter mit PRO HT, da es alle Anforderungen an das Material erfüllte: einfach zu drucken, hohe Festigkeit, sowie die Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten. Das benutzerfreundliche Filament verformt sich kaum und liefert ästhetische Drucke mit einer glatten, matten Oberfläche.

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Das Team berücksichtigte auch den ökologischen Fußabdruck der Rotorblätter. Da es sich bei PRO HT um ein Biopolymer handelt, hat es im Vergleich zu Filamenten aus fossilen Brennstoffen geringere Umweltauswirkungen.

Die Rotorblätter auf dem Prüfstand

Bei den Tests der 3D-gedruckten Rotorblätter wurden die Struktur und der Windkanal untersucht, um zu prüfen, wie sie sich bei verschiedenen Parametern verhalten.

1. Strukturtests

Researchers are checking their data

Die Prototypen der Rotorblätter wurden gemäß der ULC (Ultimate Load Cases, dt. Grenzlastbedingungen) mit der Universalprüfmaschine an der HTW Berlin geprüft.

Die Grenzlastbedingungen (ULC) umfassen eine Reihe von Beanspruchungen, die während der Prüfung aufgebracht werden, während die Universalprüfmaschine das Gerät ist, mit der diese Bedingungen simuliert oder erzeugt werden. Die Maschine untersucht, wie sich Materialien unter kontrollierten Kräften oder Dehnungen verhalten.

Was sind Grenzlastbedingungen (ULC)??

Die Bedingungen, unter denen ein Material oder eine Struktur einem Maximum bzw. den höchsten anzunehmenden Lasten, Spannungen, oder Kräften unterliegt, denen sie in realen Umgebungen ausgesetzt sein kann. Durch die Prüfung von Materialien mit diesen ULC lassen sich Daten darüber sammeln, wie sich diese Materialien unter verschiedenen Beanspruchungen verhalten, was bei der Konstruktion und Überprüfung der Rotorblätter im Hinblick auf Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bedeutung ist.

Was ist eine Universalprüfmaschine?

Eine Universalprüfmaschine (UTM) ist ein Gerät zur Prüfung der mechanischen Eigenschaften von Material oder Bauteilen, zum Beispiel Zugfestigkeit, Kompression, Biegeverhalten und Härte. Sie wendet kontrollierte Kräfte auf das Objekt an, um zu messen, wie es unter verschiedenen Bedingungen reagiert, und liefert dadurch wertvolle Daten für die Materialanalyse und Qualitätssicherung.

Bei den Belastungstests wurden mögliche Schäden an der 3D-gedruckten Außenhülle wie Verformung und Risse untersucht, wenn diese bestimmten Kräften ausgesetzt war. Die ultimativen Biegemomente an der Rotorblattwurzel (maximale Biegekräfte im Wurzelbereich des Rotorblatts) wurden mit Punktbelastungen (konzentrierte Kräfte in bestimmten Bereichen) an drei Blattpositionen und in beiden Beanspruchungsrichtungen getestet. Die Blätter wurden außerdem unter einer starken Zentrifugalkraft von Fmax = 3000 N mit einem Schwerlastkran untersucht.

Ungeachtet der anspruchsvollen und intensiven Strukturtests blieb das Rotorblatt unbeschädigt und kehrte in seine ursprüngliche Form zurück, ohne dass es Anzeichen von Rissbildung oder Verformung gab.

2. Tests im Windkanal

Wind Tunnel for the 3d printed rotor blade tests

Die Tests im Windkanal waren für das Forschungsteam von entscheidender Bedeutung, um Erkenntnisse über die aerodynamische Effizienz und die strukturelle Stabilität des Rotorblatts zu gewinnen und zu prüfen, ob die Windkraftanlage Energie gewinnen kann. Dabei wurden die Windturbinenblätter unter kontrollierten aerodynamischen Bedingungen in einem großen Windkanal mit geschlossenem Kreislauf am HFI der TU Berlin simuliert und analysiert.

Large Wind Tunnel

Die Windkraftanlage war so konzipiert, dass sie bei einer bestimmten Geschwindigkeit am besten funktionierte, aber als sie sie testeten stellten die Forschenden fest, dass sie bei einer höheren Drehgeschwindigkeit als der ursprünglich geplanten besser funktionierte. Ihr maximaler Wirkungsgrad lag beim 5,4-fachen statt dem 4-fachen Verhältnis der Blattspitzengeschwindigkeit, für das sie ausgelegt war. Der Grund hierfür war, dass die Turbine auf der Grundlage der natürlichen Windströmung konstruiert wurde und nicht unter den Bedingungen des geschlossenen Windkanals, in dem sie getestet wurde.

Die Zukunft der Windkraft

Das Ergebnis der Forschung von Laurin Assfalg und Jörg Alber, die Windturbine mit einem Meter großen, 3D-gedruckten Rotorblättern, befindet sich derzeit an der TU Berlin. Sie bildet den Grundpfeiler des Studiengangs "Messverfahren für Windturbinen" und ist ein konstantes Versuchsobjekt für die Experimente, mit denen die Zukunft der Windenergienutzung bestimmt wird.

Neben der besseren Leistungsbilanz der 3D-gedruckten Rotorblätter enthüllte die Studie weitere vielversprechende Vorteile für die Umwelt, die den Einsatz von mit 3D-Druck hergestellten Rotorblättern in der Praxis prägen könnten. Da die im Rahmen der Doktorarbeit hergestellten 3D-gedruckten Rotorblätter in der Nachbearbeitung nicht beschichtet werden mussten, können sie problemlos recycelt und zu Komponenten für Windkraftanlagen weiterverarbeitet werden. Das Forschungsprojekt bereitet den Boden für weitere Studien zur Verbesserung des Wirkungsgrads von Windkraftanlagen, mit deren Hilfe saubere, grüne und erneuerbare Windenergie gewonnen werden kann.

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Explore the innovative use of gyroid structures in wind turbine manufacturing and biomedical applications with expert Jörg Alber from TU Berlin. Don't miss out, watch the webinar now:

THE 3D-PRINTED GYROID: IMPROVING STRUCTURALLY DEMANDING APPLICATIONS

Über die Autorin:

Natasha Mathew <a style="color: #0077b5" href="https://www.linkedin.com/in/natasha-mathew/" target="_blank" rel="noopener"><i class="fab fa-linkedin"></i></a>

Natasha Mathew

Texterin

Natasha Mathew probiert gern Neues aus – und derzeit ist sie besessen vom 3D-Druck. Ihre Leidenschaft, komplexe Konzepte in einfacher Sprache zu erklären, und ihr Hang zum Geschichtenerzählen hat sie dazu bewegt, Autorin zu werden. Im Zuge ihrer 7-jährigen Autorenkarriere hat sie über unterschiedlichste Themen geschrieben. Wenn sie gerade mal nicht mit dem Schreiben beschäftigt ist, widmet sich ihren Hobbies: Lesen, Basteln, Spinning und Reisen. Und über sich selbst schreibt sie in der dritten Person.

Perfektes Finish: Nachbearbeitungsverfahren für im 3D-Druck hergestellte Autoteile

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Von der Restaurierung von Oldtimern bis hin zum Betrieb von leistungsstarken Rennwagen - der 3D-Druck eignet sich für eine Reihe von Anwendungen im Automobilbereich, bei denen es auf eine professionelle Ausführung ankommt. Während einige Drucke direkt aus dem Druckbett einsatzbereit sind, benötigen andere noch den letzten Schliff, ehe sie ihre endgültige funktionale Form erreichen.

Beim 3D-Druck werden die Teile Schicht für Schicht aus geschmolzenem Kunststoff aufgebaut, was insbesondere bei niedrigeren Druckauflösungen zu ausgeprägten Rillen führt. Auch beim Entfernen der Stützstruktur kann eine unregelmäßige Oberfläche entstehen, die weiter bearbeitet werden muss. Verschiedene Nachbearbeitungstechniken glätten und veredeln die Oberfläche, sodass das Endprodukt nicht nur optisch ansprechend, sondern auch strukturell robust ist und Form und Funktion vereint.

In diesem Leitfaden sehen wir uns die 3 wichtigsten Nachbearbeitungsverfahren an - additive, subtraktive und eigenschaftsverändernde Methoden sowie Kombinationsmöglichkeiten dieser Verfahren für die Endbearbeitung von in 3D gedruckten Autoteilen.

Nachbearbeitungsverfahren

3D Print Post Processing Powder Coating

1. Additiven Nachbearbeitung

Bei der additiven Nachbearbeitung wird den 3D-gedruckten Teilen Material hinzugefügt, um Unregelmäßigkeiten auszugleichen, die Oberfläche zu glätten und die mechanischen und funktionalen Eigenschaften zu verbessern.

Beispiele: Spachteln, Grundieren, Pinselauftrag, Sprühbeschichtung, Folieren, Tauchbeschichtung, Metallbeschichtung, Pulverbeschichtung und keramische Veredelungen wie Cerakote-Beschichtung.

2.Subtraktiven Nachbearbeitung

Bei der subtraktiven Nachbearbeitung wird ein Teil der Oberfläche abgetragen, um ein einheitliches Aussehen und eine gleichmäßige Haptik zu erzielen. Dies ist das am häufigsten verwendete Nachbearbeitungsverfahren für 3D-gedruckte Autoteile.

Beispiele: Schleifen und Polieren, Tumbling, Abrasivstrahlen (Sandstrahlen), CNC-Bearbeitung (Fräsen) und chemisches Tauchverfahren.

Das Armaturenbrett wird nachbearbeitet.
3D Print Post Processing Local Melting

3. Eigenschaftsverändernden Nachbearbeitung

Bei der eigenschaftsverändernden Nachbearbeitung werden die Oberflächenmoleküle des 3D-Drucks neu angeordnet, um die Festigkeit und Ebenmäßigkeit des Objekts zu verbessern. Dabei wird dem Druck weder etwas hinzugefügt noch etwas entnommen. Das Ergebnis sind sauberere und robustere Teile, die durch thermische und chemische Behandlungen entstehen.

Beispiele: Lokale Schmelze, Wärmebehandlung und Dampfglättung.

Während jede dieser Methoden die Oberfläche je nach Zielsetzung auf unterschiedliche Weise behandelt, gibt es für die verschiedenen Autoteile bewährte Kombinationen, die für Ästhetik und Funktionalität von Vorteil sind.

Ästhetische und funktionale Nachbearbeitungsverfahren für 3D-gedruckte Autoteile

Automotive Customization with 3D Printed Car Parts

Die in 3D gedruckten Autoteile können eine Kombination von Nachbearbeitungsverfahren durchlaufen, um eine verbesserte Oberflächengüte, geometrische Präzision, ästhetische Erscheinung, zusätzliche mechanische Eigenschaften und erhöhte Nutzbarkeit zu erreichen. Während einige Fahrzeugteile, wie zum Beispiel Armaturenbretter, nur geschliffen und beschichtet werden müssen, können andere lasttragende Komponenten, wie beispielsweise ein Rad, für eine optimale Leistung eine Reihe von Nachbearbeitungen erfordern. Abgesehen von der verbesserten Optik und Haptik haben die Nachbearbeitungsschritte zusätzliche Vorteile wie Festigkeit, UV-Beständigkeit, Temperaturresistenz und den Schutz des Bauteils vor regulärem Verschleiß wie Stößen und Kratzern.

Einige der Hauptvorteile sind:

  • Glätten der Oberfläche von Druckteilen, um für die Endnutzung akzeptable Rauhigkeitswerte zu erreichen.
  • Bestimmte Nachbearbeitungsverfahren verstärken die Druckerzeugnisse, sodass sie größeren Belastungen und Druck standhalten können.
  • Bestimmte additive Nachbearbeitungsverfahren können die Materialeigenschaften der Oberfläche verändern (z. B. Wasserdichtigkeit, UV-Beständigkeit, Korrosionsresistenz).

1. Beschichten oder Füllen, Schleifen, Streichen und Versiegeln

Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche beschichtet oder verspachtelt, um Unebenheiten zu beseitigen, abgeschliffen, um die Textur zu verfeinern, lackiert, um Farbe und Oberflächenschutz zu gewährleisten, und versiegelt, um die Haltbarkeit zu verbessern.

Einige der mit dieser Methode nachbearbeiteten Fahrzeugteile aus dem 3D-Druck sind Konsolenelemente, individuelle Halterungen und Befestigungen, Blechabdeckungen, Kotflügel und Lautsprecherabdeckungen.

3d-print-post-processing-sanding-polishing

Das Verfahren

1. Beschichten oder Füllen
Wählen Sie einen geeigneten Füllstoff wie etwa Epoxidharz oder ein Beschichtungsmaterial wie beispielsweise ein klares Polyurethan oder eine Spachtelmasse. Die Beschichtung oder Spachtelmasse hängt von der Art des verwendeten 3D-Druckfilaments ab, da sie sich in Bezug auf Oberflächenbeschaffenheit, Porosität und Haftungseigenschaften unterscheiden. Füllen Sie die sichtbaren Schichtlinien, Fugen oder Unebenheiten und lassen Sie der Beschichtung oder Spachtelmasse ausreichend Zeit, um auszuhärten.

2. Schleifen
Beginnen Sie mit einer groben Körnung, zum Beispiel der 220er-Körnung, und gehen Sie nach und nach zu feineren Körnungen über. Schleifen Sie die gesamte Oberfläche und konzentrieren Sie sich auf die Bereiche, die besonders gekerbt sind, sodass sie eingeebnet werden.

3. Grundieren
Eine Grundierung verleiht der Oberfläche eine Schutzschicht und bereitet sie auf die Haftung der Farbe vor, während sie gleichzeitig die Haltbarkeit der Beschichtung gewährleistet. Achten Sie darauf, dass die Grundierung mit weiteren Schichten, die Sie später auftragen, kompatibel ist.

4. Lackieren
Wählen Sie für das spezielle 3D-Druckmaterial Lacke in Automobilqualität und tragen Sie mehrere Schichten auf, wobei eine ausreichende Trocknungszeit eingehalten werden muss. Sie können Lackiertechniken wie Überblendungen, Farbverläufe oder Schablonen verwenden, um das Teil zu gestalten.

5. Versiegeln
Wählen Sie eine transparente Lackversiegelung, um die Oberfläche des Lacks zu schützen und eine zusätzliche Schutzschicht gegen Feuchtigkeit, UV-Strahlen und andere Umwelteinflüsse zu schaffen.

Die Vorteile dieses Verfahrens

Oberflächenqualität

Beschichtung und Füllung glätten sichtbare Schichtgrenzen und Unebenheiten, wodurch eine gleichmäßige, ästhetische Oberfläche des Drucks entsteht.

Der Lackiervorgang bietet kreative Möglichkeiten für das Fahrzeugteil. So können Konstrukteure das Aussehen des Fahrzeugs individuell gestalten, es an die Optik des Fahrzeugs anpassen oder sogar Markenelemente integrieren.

Anpassbares Design

Längere Lebensdauer

Die meisten 3D-Druckmaterialien wie PLA bauen sich mit der Zeit ab, wenn sie den Elementen ausgesetzt werden. Die Versiegelung dient als Schutzschicht gegen Umweltfaktoren und alltägliche Abnutzung, um die Optik auf lange Sicht zu erhalten.

Das Aufbringen einer Versiegelung erzeugt eine Barriere gegen Feuchtigkeit, die das 3D-Druckteil möglicherweise beschädigen könnte. Dies ist besonders wichtig für äußere Fahrzeugteile, die der Witterung ausgesetzt sind.

Wasserbeständigkeit

2. Kleben und Polsterung

Polsterungen sind der einfachste Weg, um den Innenraum eines Fahrzeugs zu verschönern und den Komfort zu erhöhen. Verschiedene Arten von Bezugsmaterialien wie Stoff, Leder oder andere Materialien schützen nicht nur die Oberfläche, sondern sorgen auch für eine weiche, bequeme und gemütliche Oberfläche. Je nach Verwendungszweck des Teils wird eine Schicht aus Polster oder Polstermaterial dazwischen gelegt und geklebt, genäht oder geklammert, um die Teile miteinander zu verbinden. Auf diese Weise entsteht eine dauerhafte Verbindung, die Belastungen und Beanspruchungen standhält und gleichzeitig Anpassungsmöglichkeiten, Strapazierfähigkeit und haptischen Komfort bietet.

Zu den gepolsterten Fahrzeugteilen gehören in der Regel die Innenverkleidungen von Türen, Armaturenbrettern, Mittelkonsolen und anderen Teilen wie dem Kofferraum.

FDM 3D Printed Car Interior

Das Verfahren

1. Auswahl des Materials
Je nach Art des in 3D gedruckten Fahrzeugteils sollten Sie eine hochwertige Polsterung wählen. Leder, Vinyl oder Alcantara werden üblicherweise für Türverkleidungen und Konsolen verwendet, Polyesterfilz für den Dachhimmel oder den Kofferraum des Autos.

2. Befestigen des Schaumstoffs oder des Polsters an dem 3D-Druckobjekt (optional)
Messen und schneiden Sie den Schaumstoff oder die Polsterung zu und verwenden Sie den geeigneten Klebstoff, wobei Sie die Eigenschaften sowohl des Schaumstoffs als auch des 3D-Druckteils berücksichtigen. Schaumstoff und Polsterung werden üblicherweise für Türverkleidungen und Sitze verwendet, da sie sich dadurch weich anfühlen.

3. Ausmessen und Zuschneiden des Polstermaterials
Markieren Sie eine Aussparung von 5 bis 7,5 cm auf dem Material um das Teil herum und schneiden Sie es so zu, damit das Material genug Raum zum Ausdehnen hat und sich gut an das Teil anpasst.

4. Aufbringen des Klebstoffs
Verkleben Sie die Polsterung mit dem Schaumstoff oder dem 3D-Druck, indem Sie den Klebstoff auf beide Teile auftragen.

5. Verstärken der Verbindung durch Heften und/oder Nähen einer französischen Naht
Klammern und Nähen sind weitere Techniken, die das Material an seiner Position fixieren und gleichzeitig optisch ansprechend sind.

6. Zuschneiden des überschüssigen Materials

Schneiden Sie die Reste der Polsterung vorsichtig ab und achten Sie dabei insbesondere auf die Ecken und Ränder.

Arten von Polstermaterial

Das fertige Armaturenbrett wird im Auto eingebaut.
  1. Leder, das um die in 3D gedruckten Komponenten gewickelt wird, verbessert die Gesamtästhetik und den haptischen Komfort des Teils.
  2. Vinyl ist sehr beliebt, da es sehr widerstandsfähig gegen Abrieb, Wasser und UV-Strahlung ist. Es ähnelt dem Aussehen und der Haptik von Leder und ist eine beliebte Wahl für Bezüge, da es erschwinglich und leicht zu pflegen ist.
  3. Alcantara ist ein synthetisches, wildlederartiges Material. Es ist weich, strapazierfähig und wird häufig für Innenraumoberflächen wie Sitze, Türverkleidungen und Lenkradbezüge verwendet.
  4. Gewebe wie Stoff, Mikrofaser, Mesh und Nylon gibt es in einer Vielzahl von Texturen, Mustern und Farben. Sie sind für ihren Komfort und ihre Abriebfestigkeit bekannt und eignen sich daher gut für Fahrzeuginnenteile.
  5. Polyesterstoffe gibt es in einer Vielzahl von Mustern und Farben und ihr größter Vorteil ist, dass sie nicht so leicht knittern.
  6. Polyester-Filzrollen werden aus Polyesterfasern hergestellt, die zu einem Vliesstoff verwoben und komprimiert werden. Sie werden üblicherweise in Kofferräumen verwendet.

Die Vorteile dieses Verfahrens

Haptischer Komfort

Polsterungen wie Leder oder Alcantara besitzen eine Beschaffenheit, die das Fahrzeugteil weich und ergonomisch macht und so das Benutzererlebnis verbessert.

Die Polsterung vereint verschiedene Komponenten und verleiht dem Fahrzeuginnenraum ein einheitliches Aussehen und eine harmonische Gestaltung.

Optisch stimmig

Schutz und Robustheit

Hochwertige Bezugsmaterialien bilden eine Schutzschicht, die regelmäßigem Gebrauch standhält und Flecken, Ausbleichen und Beschädigungen widersteht, um eine anhaltende visuelle Ästhetik zu gewährleisten.

Die Bezüge können mit Logos, Beschriftungen oder einem Farbschema gestaltet werden und bilden eine optische Einheit innerhalb des Fahrzeugs.

Markenspezifische Anpassung

3. Folieren oder Umhüllen

Bei einer Folierung werden in der Regel äußere Fahrzeugteile oder das gesamte Fahrzeug mit einem dünnen, selbstklebenden Material wie Vinyl beklebt. Die Folierung kann die Farbe des Fahrzeugs verändern, Grafiken aufbringen oder eine Schutzschicht bilden. Wenn Sie das Verfahren automatisieren möchten, können Sie mit der Vakuumfolierung schnellere und präzisere Ergebnisse erzielen, da sich das Material auf diese Weise optimal um das Teil legt.

3D-gedruckte Fahrzeugteile, die üblicherweise foliert und ummantelt werden, sind Spoiler, Kotflügel, Seitenschweller, Kühlergrills und Spiegelkappen sowie Innenraumteile wie das Armaturenbrett oder die Mittelkonsole, um ein einheitliches Aussehen zu erzielen.

3D Print Post Processing Foiling

Das Verfahren

1. Die Oberfläche vorbereiten
Achten Sie darauf, dass die Oberfläche des in 3D gedruckten Teils sauber und frei von Staub, Ablagerungen oder Verunreinigungen ist, damit diese die Haftung nicht beeinträchtigen.

2. Materialauswahl
Wählen Sie Ihr Folien- oder Ummantelungsmaterial nach dem gewünschten Finish, der Farbe oder der Textur aus.

3. Abmessen und Zuschneiden der Folie
Ähnlich wie bei der Polstermethode markieren Sie eine Lücke von 2 bis 3 Zentimetern auf der Folie um das Teil und schneiden sie so zu, dass genügend Raum für das Umwickeln und Aufkleben der Folie vorhanden ist.

4. Aufbringen auf das Teil
Beginnen Sie an einer Kante und arbeiten Sie sich zur gegenüberliegenden Seite vor. Streichen Sie die Folie mit einer Rakel auf dem 3D-gedruckten Element glatt, um Luftblasen oder Falten zu vermeiden.

5. Verwenden eines Heißlufttrockners (Optional)
Komplexere Formen sind schwieriger zu folieren, und es kann einfacher sein, das Material mit einem auf 70 bis 85 Grad eingestellten Heißluftfön oder einer Heißluftpistole zu bearbeiten. Durch die Hitze wird die Folie flexibler und lässt sich in kleine Ecken und Ritzen passen.

6. Zuschneiden des Überstands
Sobald das Material aufgebracht ist, schneiden Sie den Überschuss mit einem Cutter-Messer ab. Achten Sie dabei besonders auf die Ecken und Ränder, um ein sauberes Ergebnis zu erzielen.

Arten von Umhüllung und Folierung

  1. Kohlefaser-Wrap ahmt das Aussehen von echter Kohlefaser nach und wird häufig für Innenverkleidungen, Außenakzente und Spoiler verwendet. Zwar bietet es nicht die strukturellen Vorteile echter Kohlefaser, aber es ist eine leichte und kostengünstige Alternative.
  2. Vinyl-Wraps sind dünn und besitzen einen Kleberücken, der Flexibilität und Haltbarkeit bietet. Sie sind in einer Vielzahl von Farben und Ausführungen verfügbar, was sie zu einer der am häufigsten angewandten Veredelungen für individuelle Autoteile macht.
  3. Lackschutzfolien („Paint Protection Films“, PPF) sind transparente, selbsterneuernde Urethanfolien, die vor Absplitterungen und Kratzern schützen und dabei den Originallack erhalten.
  4. Hydrographie oder Wassertransferdruck überträgt Motive oder Muster auf 3D-gedruckte Teile, indem sie in Wasser getaucht werden.
  5. Gebürstete Metallfolien sehen aus wie eine gebürstete Metalloberfläche und verleihen dem in 3D gedruckten Fahrzeugteil ein industrielles Finish.
  6. Reflektierende Folierungen verbessern die Sichtbarkeit bei schlechten Lichtverhältnissen und erhöhen die Sicherheit beim Fahren in der Dunkelheit.
  7. Chromfolien sind reflektierend und spiegelartig und haben eine hochglänzende Oberfläche. Sie werden verwendet, um bestimmte Teile zu akzentuieren oder manchmal auch das gesamte Fahrzeug zu ummanteln.

 

Die Vorteile dieses Verfahrens

Schnelle Installation

Folierungen können im Vergleich zu anderen Nachbearbeitungsmethoden schnell auf das Fahrzeugteil aufgebracht werden, da weniger Schritte erforderlich sind.

Falls die Folierung beschädigt wird oder der Kunde es sich anders überlegt und ein anderes Design wünscht, kann sie innerhalb kürzester Zeit und zu geringen Kosten ausgetauscht werden.

Umkehrbare Anpassungen

Keine Ausfallzeiten

Anders als bei der traditionellen Lackierung erfordert die Folierung keine lange Zeit in der Werkstatt, sodass das Fahrzeug schneller einsatzbereit ist.

Folierungen sind pflegeleicht und einfach zu reinigen, sodass das Fahrzeug stets frisch aussieht.

Einfache Pflege

4.  Schleifen und Epoxy-Beschichtung

Dieses Verfahren verbindet eine subtraktive Nachbearbeitungsmethode mit einer additiven, um ein Teil fertigzustellen, das eine kurze Stillstandszeit benötigt, ehe es seine endgültige Form annimmt. Die Oberfläche des in 3D gedruckten Teils wird abgeschliffen, um eine homogene Basis zu erhalten, auf der man aufbauen kann. Epoxidharz, insbesondere selbstnivellierendes Epoxidharz, ist besonders einfach zu verwenden, da es ein Gleichgewicht schafft - weder zu flüssig noch zu dick -, das den Teilen eine reflektierende, ästhetische Oberfläche verleiht und gleichzeitig einen zuverlässigen Halt bietet.

Zu den 3D-gedruckten Fahrzeugteilen, die geschliffen und mit Epoxidharz beschichtet werden, gehören Spiegelgehäuse, Türgriffe, Elemente des Armaturenbretts und Bedienfelder.

Das Verfahren

1. Abschleifen der Oberfläche
Mischen Sie das Harz und den Härter in einem Kunststoffbehälter und achten Sie darauf, dass Sie die Mischung vor der Anwendung nicht zu lange stehen lassen.

2. Positionieren des Teils auf einer erhöhten Fläche
Verwenden Sie einen Werkzeugblock oder ein ähnliches Werkzeug, um das Teil auf eine angehobene Position zu bringen, damit es von allen Seiten lackiert werden kann.

3. Vorbereiten der Epoxy-Mischung
Mischen Sie das Harz und den Härter in einem Kunststoffbehälter und achten Sie darauf, dass Sie die Mischung vor der Anwendung nicht zu lange stehen lassen.

4. Auftragen mit einem Pinsel
Tragen Sie das Epoxidharz mit einem Pinsel der richtigen Größe gleichmäßig und konsistent auf das Teil auf.

5. Aushärten lassen
Geben Sie der Oberfläche genügend Zeit, um klebrig zu werden, ehe Sie weitere Schichten auftragen. Da die Aushärtezeiten von Epoxidharz sehr unterschiedlich sein können, sollten Sie die Aushärtezeiten zwischen den Schichten oder nach der letzten Schicht im technischen Datenblatt des von Ihnen verwendeten Epoxidharzes nachlesen. Beachten Sie, dass Epoxidharz in warmen Umgebungen schneller aushärtet oder bei zu niedrigen Temperaturen möglicherweise überhaupt nicht aushärtet. Für die richtige Aushärtung wird in der Regel Raumtemperatur empfohlen.

Die Vorteile des Verfahrens

Einfaches, unkompliziertes Verfahren

Das Verfahren des Abschleifens und der Epoxidharzbeschichtung erfordert keine Vielzahl von Werkzeugen, komplizierten Techniken oder ein hohes Maß an Geschicklichkeit, was es zu einem einfach durchzuführenden Prozess macht.

Die Epoxidbeschichtung verbessert die Griffigkeit der Fahrzeugoberfläche und gibt Ihnen eine sichere und haptische Oberfläche, während Sie das Teil verwenden.

Verbesserte Griffigkeit

Strapazierfähige und glänzende Oberfläche

Die Beschichtung verleiht dem behandelten Teil eine lange Lebensdauer und ein glänzendes Finish, das die Gesamtästhetik aufwertet.

Dieses Nachbearbeitungsverfahren bildet eine Schutzbarriere, die das in 3D gedruckte Fahrzeugteil vor Verschleiß, Abrieb und äußeren Einflüssen schützt. Darüber hinaus kann es in poröse Substrate eindringen und macht die Fahrzeugteile wasserdicht.

Schutz vor Abnutzung und Verschleißr

5.  Nachbearbeitung der Formen

In 3D gedruckte Gussformen für Fahrzeugteile werden für Materialien wie Fiberglas oder Kohlefaser hergestellt. Bei der Nachbearbeitung geht es in erster Linie darum, eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit des endgültigen Formteils zu erreichen, die zudem die Entnahme des Formteils erleichtert. Zu diesem Zweck durchläuft das Nachbearbeitungsverfahren eine Abfolge von Schritten wie Spachteln, Schleifen und Versiegeln.

In der Regel werden in 3D gedruckte Formen für Fahrzeugteile wie Stoßstangen, Karosserieteile, Spoiler, Seitenschweller, Kühlergrills und Lüftungsschlitze nachbearbeitet.

Mit Hilfe der Form entsteht das fertige CFK-Teil.
Mit Hilfe der Form entsteht das fertige CFK-Teil.

Das Verfahren

1. Füllen
Das Spachteln oder Beschichten gleicht Unebenheiten oder Schichtlinien aus und schafft eine einheitliche Oberfläche auf der Form. Es ist wichtig, dass die Innenseite der Form eine gleichmäßige Oberfläche aufweist, da sich Unregelmäßigkeiten auf dem Formteil widerspiegeln.

2. Schleifen
Die Oberfläche der Form wird durch Schleifen mit einer groben Körnung, z. B. mit 220er-Schleifpapier, geschliffen. Sie können glattere Oberflächen erzielen, indem Sie zu feineren Körnungen übergehen.

3. Versiegeln
Eine Versiegelung schließt den Prozess ab, indem sie eine Schutzschicht bildet, die Haltbarkeit gewährleistet, Feuchtigkeit fernhält und eine polierte Oberfläche schafft, die das Entformen des Formteils erleichtert.

Die Vorteile des Verfahrens

Verbesserte Oberflächenqualität

Die nachbearbeiteten Formen weisen eine glatte und verfeinerte Oberfläche auf, die einen hochwertigeren Abdruck auf den geformten Teilen liefert.

Sealants and coatings enhance the durability of the mold, protecting it from regular use.

Längere Lebensdauer der Form

Leichte Entnahme der Teile

Die glatte Innenseite der Form in Verbindung mit einem Ablösemittel macht es einfach, das Teil zu entnehmen. Dies schützt sowohl die Form als auch das Teil während der Entnahmephase.

Versiegelungen wirken als Barriere gegen die Witterung und verhindern eine Verformung oder Zersetzung der Form, was besonders wichtig ist, wenn feuchtigkeitsempfindliche Materialien verwendet werden.

Verhindert die Feuchtigkeitsaufnahme

Zeit- und Kosteneffizienz

Zeit in die Nachbearbeitung von Formen zu investieren, zahlt sich langfristig aus, da die Nutzungsdauer der Formen verlängert und die Notwendigkeit des häufigen Austauschs verringert wird.

Perfektion auf der Zielgeraden

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Die Nachbearbeitung von Teilen ist mehr als ein oberflächlicher Vorgang.

Sie sind keine Spielerei im Nachhinein mehr, sondern eine Strategie, um der Entwicklung einen Schritt voraus zu sein und erstklassige Dienstleistungen für den Zubehörmarkt zu erbringen, indem qualitativ hochwertige Fahrzeugteile für den Endverbraucher mit professionellen Oberflächen hergestellt werden. Der Einsatz von Veredelungstechniken verbessert die Funktionalität, spart Zeit und Geld, verstärkt die Teile und gewährleistet erstklassige 3D-gedruckte Produkte und Dienstleistungen für den Kfz-Ersatzteilmarkt.

Möchten Sie mehr über die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Autoteilen erfahren?

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Von der Herstellung von Kohlefaserformen bis hin zu perfekt gefertigten Lautsprechergehäusen - der Automobil-Ersatzteilmarkt erforscht alle Möglichkeiten von 3D-Druckanwendungen. Erfahren Sie von JT Torres, dem Inhaber von Automotive Entertainment, wie der 3D-Druck Sie bei der Herstellung von maßgeschneiderten Autoteilen, die auf den Geschmack des Kunden zugeschnitten sind, unterstützen kann.

IDEATION TO INSTALLATION: 3D PRINTED PARTS FOR AFTERMARKET CAR CUSTOMIZATION

Über die Autorin:

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Texterin

Natasha Mathew probiert gern Neues aus – und derzeit ist sie besessen vom 3D-Druck. Ihre Leidenschaft, komplexe Konzepte in einfacher Sprache zu erklären, und ihr Hang zum Geschichtenerzählen hat sie dazu bewegt, Autorin zu werden. Im Zuge ihrer 7-jährigen Autorenkarriere hat sie über unterschiedlichste Themen geschrieben. Wenn sie gerade mal nicht mit dem Schreiben beschäftigt ist, widmet sich ihren Hobbies: Lesen, Basteln, Spinning und Reisen. Und über sich selbst schreibt sie in der dritten Person.

Frischer Wind für Vestas: 3D gedrucktes Tooling Revolutioniert das Windrad

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Es gibt nicht viele Technologien, die Windräder noch effizienter machen können. Der additiven Fertigung mit ihren vielfältigen Anwendungen ist das jedoch gelungen.     

Vestas ist ein führender Anbieter für nachhaltige Energielösungen und entwirft, fertigt, installiert und wartet Windräder auf der ganzen Welt. Das Unternehmen produziert mit Windrädern in 38 Ländern mehr als 160 GW (160 Milliarden Watt) – mehr als jeder Wettbewerber.    

Als Vestas die Vorrichtungen und Halterungen ersetzen musste, die zum Bau der Windräder verwendet werden, entschied sich das Unternehmen, das nötige Tooling mit dem großformatigen 3D-Drucksystem von BigRep zu produzieren. Vorrichtungen aus Metall verschleißen im industriellen Gebrauch und können sich dadurch verformen, was wiederum zu fehlerhaften Konstruktionen führt. Auf dem BigRep STUDIO wurden deswegen widerstandsfähige Vorrichtungen aus Kunststoff gedruckt, die ihren Zweck einwandfrei erfüllten. Schon bald ergaben sich auch andere Anwendungen für den Drucker.    

Ultrapräzises großformatiges 3D-gedrucktes Tooling  

Vestas Hauptziel war es, Vorrichtungen und Halterungen zu produzieren, mit denen eine wesentliche Komponente, nämlich die Blitzschutzeinrichtung, in den Turbinenblättern des Windrads positioniert wird. Hier ist Präzision gefragt, da die Blätter der Witterung schutzlos ausgeliefert und daher sehr anfällig für Blitzeinschläge sind. Traditionell wurden hier stählerne Vorrichtungen und Haltewerkzeuge verwendet, die jedoch einige Schwächen haben. Trotz ihrer Robustheit neigen sie zu Verformungen und nicht erkennbare Schäden. 

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Das Kunststoff-Tooling weist viele Vorteile gegenüber dem stählernen auf. Es ist leichter, verformt sich nicht, und kann auf einzigartige Weise unter Belastung nachgeben oder brechen. Dieses Brechen unter Belastung ist wichtig, da Fehler dadurch früh entdeckt werden können – ein wesentlicher Vorteil im Turbinenbau.   

Der Umstieg von traditionellen Stahlwerkzeugen auf fortschrittliches, polymerbasiertes 3D-gedrucktes Tooling war ein Highlight in der Zusammenarbeit mit BigRep. Die Modularität des neuen 3D-gedruckten Werkzeugs hat den Fertigungsprozess bei Vestas vereinfacht. Verschiedene Konfigurationen werden durch ein einzelnes anpassbares Design ermöglicht.  

Vestas druckt Tooling für die Installation von Blitzschutzeinrichtungen auf dem BigRep STUDIO.
Vestas druckt Tooling für die Installation von Blitzschutzeinrichtungen auf dem BigRep STUDIO.

Diese Innovation hat sowohl Effizienzsteigerungen als auch Kosteneinsparungen mit sich gezogen. Vestas konnte bei der Herstellung dieser wesentlichen Komponenten eine drei Wochen kürzere Vorlaufzeit und Kosteneinsparungen von 72%  verzeichnen. Trotz dieser Einsparungen ist das Werkzeug so präzise und akkurat wie davor, und erfüllt problemlos die strengen Qualitätskontrollen bei Vestas.  
  
Die Lösung ist leicht und hochpräzise, auf wenige Mikrometer genau, und übertrifft damit die Genauigkeitsstandards der traditionellen Fertigung.    

Werkzeug aus kohlenfaserverstärktem Thermoplastik ist auch deswegen zuverlässig, weil es nicht durch Schwankungen in Temperatur oder Luftfeuchtigkeit beeinflusst wird. Das bedeutet niedrigere Kosten, einen kleineren ökologischen Fußabdruck, und keine der zusätzlichen Transportkosten, die durch konventionelle Fertigungsmethoden verursacht werden.    

Jeremy Haight, leitender Ingenieur bei Vestas::

„Mit der additiven Fertigung in der Tasche konnten wir eine wahre Flut an hochwertigen Vorrichtungen produzieren, mit denen unsere Produktionsmitarbeiter wichtige Stichproben Messungen viel häufiger durchführen und so die Qualität optimieren konnten.“

3D-Druck optimiert Fertigungseffizienz und Außendiensteinsätze   

Der Umstieg von physikalischen auf digitale Teilelager, der durch den 3D-Druck ermöglicht wird, bietet Vestas wichtige Vorteile. Die additive Fertigung ist perfekt für Produktion auf Abruf, Kleinserien und schnelle Designiterationen. Das Ergebnis: niedrigere Kosten, verschlankte Logistik, und weniger zusätzliche Ausgaben, die bei konventionellen Fertigungsmethoden anfallen. Zusätzlich konnte Vestas durch den Einbau von Sensoren und Schaltungen intelligente 3D-gedruckte Vorrichtungen herstellen, um Funktionalität und Präzision zu erhöhen.   

 Da Vestas auf der ganzen Welt tätig ist, sind die kürzeren Vorlaufzeiten und niedrigeren Kosten für Ersatzteile ein wichtiger Vorteil der additiven Fertigung. In Kombination mit Vestas IoT-Strategie und Industrie 4.0 Initiativen hat der 3D-Druck die Agilität der Lieferketten erhöht – ein wichtiger Faktor, vor allem wenn Zulieferer weit verstreut sind.    

Dieser Wandel zum digitalen Lager führt zu Steuereinsparungen und erhöht gleichzeitig den Wert des Fertigungsprozesses. Die Metrik der mittleren Komponenten-Nichtverfügbarkeit (MTTR) beweist die Effizienz der additiven Fertigung: Ausfallzeiten wurden sowohl in der Fertigung als auch im Außendienst reduziert.   

3D-Druck als Antwort auf Corona  

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vestas doorclaw vestas

Während der Coronapandemie produzierte Vestas auf dem BigRep STUDIO über 5.000 Schutzausrüstungen für medizinisches Personal. Das Unternehmen entwarf und druckte Gesichtsschutz und Türkrallen, um die Verbreitung der Infektion zu reduzieren und sichere, hygienische Arbeitsbedingungen zu schaffen. Der Entwurf wurde als Open-Source-Design angeboten und über tausendmal heruntergeladen.  

Kreislauf und Nachhaltigkeit  

Die Kohlenfaserreste aus dem Fertigungsprozess werden bei Vestas in Rohmaterial für die additive Fertigung umgewandelt, um die Unternehmensziele der Nachhaltigkeit und Abfallvermeidung zu unterstützen. Aus dem Material wird durch Mahlen, Aufbereiten und Extrusion ein Filament für den 3D-Druck. 

  1. Mahlen: Die Kohlenfaserreste werden zu kleineren Partikeln gemahlen. Dieser Mahlprozess verwandelt Kohlenfaserreste in feines Granulat, das besser für die weitere Verarbeitung geeignet ist.
  2. Compoundieren: Die gemahlenen Kohlenfaserpartikel werden mit einem geeigneten thermoplastischen Matrixwerkstoff gemischt. In diesem Schritt wird das Kohlenfasergranulat mit dem thermoplastischen Polymer aufbereitet, meist durch einen Extruder oder Compoundierer. Die Mischung ergibt einen Verbundwerkstoff mit den Eigenschaften der Kohlenfaser und des Thermoplastiks.  
  3. Extrusion: Das aufbereitete Material wird als Filament extrudiert. In diesem Prozess wird der Verbundwerkstoff erhitzt und geschmolzen, und dann durch eine Düse als zusammenhängendes Filament mit einheitlichem Durchmesser ausgegeben. Dieses Filament enthält nun recycelte Kohlenfaser in der thermoplastischen Matrix und kann als Werkstoff für den 3D-Druck verwendet werden.  

Doch Vestas recycelt nicht nur die Kohlenfaserreste; das Unternehmen hat auch den ökologischen Fußabdruck massiv reduziert, indem es Komponente digital lagert und bei Bedarf auf dem BigRep STUDIO herstellt. Komponenten müssen nicht mehr aufwändig gelagert und über Kontinente hinweg transportiert werden, sondern können einfach vor Ort gedruckt werden.   

Die Neugestaltung der Windenergie  

Reshaping wind energy for Vestas

Durch die Verwendung von widerstandfähigen 3D-gedruckten Kunststoffteilen anstelle von konventionellem Stahlwerkzeug konnte Vestas die Kapazitäten im Windradbau erhöhen. Anfangs war nur die Herstellung von Werkzeug für Montage und Qualitätssicherung geplant, doch der 3D-Drucker wurde schon bald für die Fertigung von Ersatzteilen verwendet, um Lieferketten zu verschlanken, und kam sogar im Kampf gegen Corona zum Einsatz. 

Dank dem 3D-Druck konnte Vestas den Produktionsablauf mit der Unternehmensvision in Einklang bringen: nachhaltige Energielösungen aus nachhaltiger Fertigung.

Wollen Sie wissen, wie Vestas den 3D-Druck für Tooling verwendet?

Dann können Sie sich registrieren und unser englischsprachiges On-Demand Webinar Vestas - Windmills With 3D Printed Jigs and Fixtures ansehen.

Jeremy Haight, leitender Ingenieur bei Vestas, spricht über die höchst erfolgreiche Einführung von 3D-gedruckten Werkzeugen und Formen in der Fertigung von Anlagen für erneuerbare Energie.
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  • Warum 3D-gedrucktes Kunststoff-Tooling die Produktionsqualität bei Vestas erhöht hat
  • Wie Fabrikausstattungen durch interne Produktion optimiert werden können
  • Warum Produktionsmittel den perfekten Anwendungsfall für 3D-gedruckte flexibilisierte Serienproduktion bieten
  • Wie der Hybrid-3D-Druck auch ultrafeste Anwendungen ermöglicht
  • Wie leichtgewichtige 3D gedruckte Teile die Arbeitssicherheit erhöhen

Lassen Sie sich das Webinar nicht entgehen.

WIE VESTAS WINDRÄDER MIT 3D-GEDRUCKTEN VORRICHTUNGEN UND HALTERUNGEN PRODUZIERT

Über die Autorin:

Natasha Mathew <a style="color: #0077b5" href="https://www.linkedin.com/in/natasha-mathew/" target="_blank" rel="noopener"><i class="fab fa-linkedin"></i></a>

Natasha Mathew

Texterin

Natasha Mathew probiert gern Neues aus – und derzeit ist sie besessen vom 3D-Druck. Ihre Leidenschaft, komplexe Konzepte in einfacher Sprache zu erklären, und ihr Hang zum Geschichtenerzählen hat sie dazu bewegt, Autorin zu werden. Im Zuge ihrer 7-jährigen Autorenkarriere hat sie über unterschiedlichste Themen geschrieben. Wenn sie gerade mal nicht mit dem Schreiben beschäftigt ist, widmet sich ihren Hobbies: Lesen, Basteln, Spinning und Reisen. Und über sich selbst schreibt sie in der dritten Person.

Der 3D-Druck erfindet die Bassdrum neu

BigRep 3D printed drum cover image

Was bringt jemanden dazu, ein Musikinstrument neu zu erfinden, das es schon seit mehreren tausend Jahren gibt?

Für den Produktingenieur und Musiker Oliver Deeg war es Langweile, Neugier, und viel Wissen über die additive Fertigung. Sein Traum? Bassdrums zu bauen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden nicht möglich wären. Das Werkzeug seiner Wahl? 3D-Druck im Großformat!

Grenzen überwinden

Oliver Deeg ist ein Mann voller Talent und Leidenschaft, und noch dazu Experte in CAD-Design, 3D-Druck und E-Commerce. Er hat eine klare Vision: Er will die Grenzen von Design und Sound der Bassdrum durch die additive Fertigung überwinden.

Wie die meisten Schlagzeuger träumte er schon immer davon, sein eigenes Schlagzeug zu entwerfen und zu fertigen. Anfangs stellte er mit einem Freund Schlagzeuge aus Holz her, doch mit traditionellen Methoden konnte er sich das Design nie wirklich zu eigen machen.

BigRep 3D printed drum Oliver Deeg

Bassdrums werden schon immer in sorgfältiger Holzarbeit hergestellt. Im ersten Schritt wird ein hochwertiges Holz, z.B. Ahorn oder Birke, getrocknet, damit es sich nicht verzieht. Hölzerne Dauben werden zu einem Zylinder geformt und verklebt, und bilden so den Kessel der Bassdrum. Die Ränder werden präzise zugeschnitten, um den Kontakt zwischen Trommelfell und Kessel zu optimieren, der ausschlaggebend für den Klang ist. Danach werden Löcher für die Hardware gebohrt, und der Kessel wird geschliffen und poliert. Die Hardware wird montiert, und Trommelfelle aus synthetischem oder tierischem Material werden angebracht. Zum Schluss wird die Trommel mittels der Stimmschrauben auf die gewünschte Tonlage und Resonanz gestimmt. Man benötigt viel handwerkliches Geschick und Liebe zum Detail, um eine Bassdrum in diesem komplexen Prozess herzustellen.

An dem Prozess selbst hat sich wenig geändert, und er lässt kaum Spielraum für das Experimentieren mit Sound und Design. Oliver sah eine Gelegenheit, Drums herzustellen, die diesen Einschränkungen nicht unterworfen waren. Mit seinen 3D-Druckkenntnissen fing er an, kleine Trommeln zu produzieren. Aber es blieb nicht lange bei kleinen Prototypen: der Musiker und Ingenieur wandte sich schnell ambitionierteren Projekten zu.

BigRep 3D printed drum

„Mit dem 3D-Druck gab es für mich zum ersten Mal keine echten Grenzen. Dir kommt eine Idee, und in wenigen Stunden hast Du einen Prototypen in den Händen. Das ist ein echter Traum.“

Große Träume

Der Wendepunkt kam, als Oliver auf der Formnext 2022 BigRep entdeckte. Die Zusammenarbeit mit der Firma trieb seine Vision voran. Die Materialien und großformatigen 3D-Drucker von BigRep halfen ihm, seine Vision zu verwirklichen: eine 24-Zoll Bassdrum mit 6 USPs:

  1. Konischer Innenkessel für neue, einzigartige Sounds. 
  2. Kessel im Reliefdesign für Stabilität und ansprechende Optik. 
  3. Klang- und Kabelöffnung als Auslass für den Luftdruck und für das Einführen eines Mikrofons in die Drum. 
  4. Hohle Trommelwand mit Einfüllloch, durch das Granulat, z.B. Sand, oder Wasser eingefüllt werden kann. Wenn die Wand leer ist, wirkt der Sound eher geigenartig, während eine gefüllte Wand niedrigere Frequenzen produziert. 
  5. Speziell entworfene Ringe zur Befestigung des Trommelfells befestigt wird. 
  6. Sound, Passform und Oberfläche durch Experimentieren mit verschiedenen Materialien optimiert.
BigRep 3D printed drum cover image

„Die Zusammenarbeit mit BigRep war ein echter Gamechanger. Die fortschrittliche Technik der 3D-Drucker hat es mir erlaubt, Drums in hervorragender Qualität herzustellen.“

Anatomy of the 3D printed 24-inch bass drum

3d printed bass drum
  1. Relief design for shell stability and an attractive look.
  2. Holes for lugs Space for metal lugs for the tuning screws.
  3. Drum shell drum body
  4. Conical inner shell Megaphone-shaped shell that produces new sounds.
  5. Screw Holes Used to secure lugs from the inside.
  6. Sound and cable opening allows air to escape and can also be used to insert a microphone into the drum.
  7. Hollow drum wall with filling hole Can be filled with granules, such as sand, or water.
  8. Rings hold the eardrum to the 3D printed shell. Two pieces were needed.

Oliver's drums embody unconventional acoustic principles. Conical shapes have a sound-enhancing effect; That's why its design consists of two shells with an acoustic gap. This would be impossible with traditional manufacturing methods. 

„Meine größten Herausforderungen: das richtige Material zu finden und einen Druck in dieser Größe zu produzieren. Es hat mehrere Tage gedauert, die Drum zu drucken. Nach dem Druck war die Oberfläche tadellos, und benötigte gar keine Nachbearbeitung.“

BigRep 3D printed drum close-up

3D-Druck trifft den richtigen Ton 

Kunststofftrommeln sind nicht neu, es gibt sie schon seit geraumer Zeit. Deren Haptik und Klang sind jedoch sehr eigen. Die 3D-gedruckte Bassdrum ist dagegen etwas ganz Besonderes. Oliver war sofort von dem Klang der Drum begeistert. Klang, Design, Material und Konstruktion – sie alle hatten seine Erwartungen erfüllt. Im Studio konnte die Trommel ihre Stärken voll ausspielen. Sie kann klingen wie eine normale Drum, aber sie kann auch, dank konischem Innenkessel, einen völlig eigenen Klang erzeugen,

BigRep 3D printed drum Oliver Deeg in a recording studio

Es klingt so einfach: 3D-Datei für die Drumteile erstellen, auf „Drucken“ drücken, und dann die Teile produzieren. Doch Oliver wusste, dass es viel komplizierter werden würde. Die Geometrie mag einfach erscheinen, aber sie ist es nicht. Für die Drum benötigte Oliver Expertise und Präzision. Hier half die Zusammenarbeit mit BigRep. Heute ist er fest davon überzeugt, dass die additive Fertigung bei der Produktion von maßgeschneiderten Trommeln in Zukunft eine große Rolle spielen wird.

Als Fan des 3D-Drucks kann er sich gut vorstellen, dass die Technik nicht nur eine neue Ära neuer Musikinstrumente einläutet, sondern sich auch in unseren Alltag einfügen wird. Ihn fasziniert die Vorstellung, dass in Zukunft jeder Haushalt seinen eigenen 3D-Drucker haben könne, um individualisierte Produkte auf Abruf selbst zu fertigen.

„In der Zukunft könnte jedes Zuhause einen 3D-Drucker haben, der das druckt, was wir bestellen“

Oliver schließt ab.

LARGE-SCALE INNOVATION. LIMITLESS CREATIVITY.

The BigRep ONE is an award-winning, large-format 3D printer at an accessible price point. With over 500 systems installed worldwide, it's a trusted tool of designers, innovators, and manufacturers alike. With a massive one-cubic-meter build volume, the fast and reliable ONE brings your designs to life in full scale.

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Natasha Mathew

Copywriter

Natasha Mathew enjoys trying new things and one of them she’s currently obsessed with is 3D printing. Her passion for explaining complex concepts in simple terms and her knack for storytelling led her to be a writer. In her 7 years of experience, she has covered just about any topic under the sun. When she’s not carefully weighing her words, she’s reading, crafting, spinning, and adventuring. And when asked about herself, she writes in the third person.

Alles, was Sie über den 3D-Druck wissen müssen: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

BigRep ONE.4 Large-Format 3D Printer

Seit seinen bescheidenen Anfängen als Nischentechnologie für Rapid Prototyping hat sich der 3D-Drucker in einen echten Alleskönner verwandelt. Er kann Objekte produzieren, die mit anderen Methoden kaum möglich wären, und hat eine neue Ära der Produktion eingeleitet.

Dieser Artikel beschreibt die Ursprünge des 3D-Drucks, die Meilensteine in seiner Geschichte und die Zukunft dieser Technik.

1. Grundsätze des 3D-Drucks

Was ist 3D-Druck und wie funktioniert er?

Der 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, ist ein Prozess, der digitale Entwürfe in physikalische dreidimensionale Objekte umwandelt. Um ein Objekt zu fertigen, legt der 3D-Drucker ein Material wie Metall, Harz oder sogar Biowerkstoff in dünnen Schichten ab. Er folgt dabei einem digitalen Entwurf, der mit einer computergestützten Designsoftware (CAD, englisch: computer-aided design) erstellt wurde.

3D Print Speed

Im ersten Schritt wird das digitale 3D-Modell in zahlreiche dünne Schichten zerlegt. Der 3D-Drucker folgt dieser Anleitung und platziert das Material präzise Schicht für Schicht, bis das physische Objekt fertiggestellt ist. Diese Technologie findet mittlerweile in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, darunter Luft- und Raumfahrt, Gesundheitswesen, Automobilindustrie, Mode und Architektur.

Materialien für den 3D-Druck

Materialien für den 3D-Druck können wie folgt unterschieden werden:

  1. Kunststoffe (PLA, ABS, PETG, Nylon)
  2. Metalle (Edelstahl, Titan, Aluminium, Kupfer)
  3. Harze (normal, flexibel, robust, gießbar)
  4. Keramik (Porzellan, Steinzeug, Irdenware)
  5. Holzstoff mit verbindendem Polymer (Bambus, Birke, Ahorn, Kirsche)
  6. Verbundwerkstoffe (Kohlefaser, Glasfaser)
  7. Pappe und Papier
  8. Lebensmittel (Schokolade, Teig, Zucker)
  9. Biologische Werkstoffe (lebende Zellen und Gewebe)

Die Evolution

Timeline Visual Charts Presentation in Aquamarine Black White Simple Style

Die Wurzeln des 3D-Drucks erstrecken sich in die 1980er, als Visionäre wie Hideo Kodama Methoden entwickelten, mit denen man dreidimensionale Modelle aus Fotopolymeren herstellte und diese dann mit UV-Licht härtete. Um die gleiche Zeit erfand Charles Hull das Konzept der Stereolithografie, das er 1986 patentieren ließ. Bei dieser Technik wird UV-Licht verwendet, um Schichten aus flüssigen Fotopolymer-Harzen zu härten – die Basis für die additive Fertigung. In den nachfolgenden Jahrzehnten wurden verschiedene Druckmethoden entwickelt, darunter das Selektive Lasersintern (SLS) und die Fused Filament Fabrication (FFF), was wiederum zu neuen Materialoptionen und Anwendungen führte.

In den 2010er Jahren wurde der 3D-Druck durch diese Entwicklungen viel zugänglicher und wurde von verschiedenen Industrien aufgegriffen, darunter die Luftfahrttechnik, das Gesundheitswesen und die Automobilindustrie. Der Biodruck machte ebenfalls Fortschritte, sodass lebende Gewebe und Organe gedruckt werden konnten. In der Fertigung, dem Rapid Prototyping und der Medizintechnik ist der 3D-Druck mittlerweile ein wichtiger Faktor, dank der Fähigkeit, komplizierte Entwürfe schnell und präzise zu fertigen.

DIE VORTEILE

Vorteile für verschiedenste Industrien

Rapid Prototyping

Schnelles und kostengünstiges Prototyping erlaubt es Designer*innen und Ingenieur*innen, Entwürfe schnell zu iterieren und neue Produkte so schneller auf den Markt zu bringen.

Individualisierte Produkte für spezifische Bedürfnisse und Wünsche können ohne signifikant höhere Produktionskosten 3D-gedruckt werden.

Maßanfertigung und Personalisierung

Komplexe Geometrien und Designfreiheit

Mit dem 3D-Druck können komplexe Geometrien und Designs gedruckt werden, die mit traditionellen Fertigungsmethoden schwierig oder unmöglich wären.

Additive Fertigung ist effizienter, da nur das benötigte Material verwendet wird, wodurch die Materialverschwendung im Vergleich zu subtraktiven Methoden minimiert wird.

Weniger Materialverschwendung

Effiziente Lieferketten

Produkte können auf Anfrage gefertigt werden, was zu einer Reduzierung des Bedarfs an aufwändiger Lagerhaltung führt und die Lieferketten effizienter gestaltet.

Für kleine Chargen oder Kleinserien ist der 3D-Druck oft kostengünstiger als traditionelle Fertigungsmethoden, da die Rüstkosten niedriger sind.

Kostengünstige Kleinserienproduktion

Innovation und Prototypen in der Medizintechnik

3D-Druck ermöglicht patientenspezifische Implantate, Prothesen und medizinische Modelle zur präziseren Anpassung und chirurgischen Planung.

3D-Druck ermöglicht Studierenden und Wissenschaftler*innen in verschiedenen Bereichen die Visualisierung von Konzepten und die Erstellung von Prototypen.

Bildung und Forschung

2. Technologien im 3D-Druck

BigRep One - Amir & Bea

Fused Filament Fabrication (FFF)

FFF ist eine der am häufigsten verwendeten 3D-Druckmethoden. Bei dieser Technik wird thermoplastisches Filament geschmolzen und anschließend Schicht für Schicht durch eine beheizte Düse auf einem Druckbett abgelegt. Jede Schicht kühlt dabei aus und verfestigt sich, bis das gewünschte Objekt vollständig erstellt ist. FFF zeichnet sich durch seine Einfachheit, kosteneffiziente Umsetzung und Vielseitigkeit aus, weshalb es eine beliebte Wahl für Hobbyisten und Prototypenentwicklung ist.

Stereolithography (SLA)

Der SLA-Druck verwendet ein Bad, das mit flüssigem Polymerharz gefüllt ist, und härtet dieses Harz dann schichtweise von unten nach oben aus. Ein UV-Laser fährt nacheinander über die Schichten auf der Oberfläche des flüssigen Harzes und sorgt somit für die Aushärtung. Diese Technologie ermöglicht die Herstellung von hochauflösenden, detailreichen Drucken und eignet sich daher besonders gut für präzise Anwendungen wie zahntechnische und medizinische Prototypen.

Selektives Lasersintern (SLS)

Beim SLS wird in der Regel pulverförmiges Material wie Nylon oder andere Polymere mithilfe eines Hochleistungslasers gezielt geschmolzen, um schichtweise eine feste Struktur aufzubauen. Im Gegensatz zu den Verfahren der Stereolithographie (SLA) und des Fused Filament Fabrication (FFF) erfordert SLS keine zusätzlichen Stützstrukturen, da das nicht geschmolzene Pulver als natürliche Unterstützung dient. SLS ermöglicht die Realisierung flexibler Designs, komplexer Geometrien und widerstandsfähiger funktionaler Prototypen. Daher findet dieses Verfahren häufig Anwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Automobilindustrie.

PolyJet 3D-Druck

Die PolyJet-Technik ähnelt dem Tintenstrahldruckverfahren, bei dem flüssiges Polymer schichtweise durch die Aushärtung mittels UV-Licht formt. Die winzigen Polymertröpfchen härten sofort aus, wenn sie auf das Druckbett aufgetragen werden, wodurch Schichten entstehen. PolyJet-Drucker zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, mehrfarbige Teile aus verschiedenen Materialien äußerst präzise und mit feinen Details zu erzeugen. Diese Drucktechnik wird oft in Bereichen wie Produktdesign und Architekturmodellbau eingesetzt, wenn hochauflösende Modelle benötigt werden.

3. Praktische Anwendungen des 3D-Drucks in verschiedenen

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1. Luft- und Raumfahrttechnik & Rüstung

In der Luft- und Raumfahrttechnik sowie in der Rüstungsindustrie sind leichtgewichtige und langlebige Komponenten von entscheidender Bedeutung. Turbinenblätter, Kraftstoffdüsen, Halterungen und sogar vollständige Raketentriebwerke werden mithilfe von 3D-Druckverfahren hergestellt. Das Ergebnis sind leichtere Komponenten, Einsparungen bei Treibstoffverbrauch und die Möglichkeit des schnellen Prototypings zur Erprobung verschiedener Designs.

2. Automobilindustrie

In der Automobilindustrie findet der 3D-Druck vielfältige Anwendungsbereiche. Er wird sowohl für das Rapid Prototyping genutzt als auch für die Herstellung funktionaler Prototypen, mit denen Produkte vor der Serienproduktion geprüft und validiert werden können. Darüber hinaus erfolgt der 3D-Druck von Motorteilen, Innenausstattung, maßgeschneidertem Werkzeug und sogar ganzen Karosserien. Diese Technologie ermöglicht schnellere Design-Iterationen und die Produktion komplexer Teile, was die Effizienz in der Automobilfertigung erheblich steigert.

Auto Restaurierung: 3D-gedruckte Auto-Mittelkonsole
FDM vs SLS Healthcare: 3D Printed Wheelchair

3. Medizintechnik & Zahntechnik

Der 3D-Druck revolutioniert Medizin und Zahntechnik durch maßgeschneiderte Implantate, Prothesen und chirurgische Instrumente. In der Zahntechnik passen Zahnkronen, Brücken und Modelle präzise zu den Patienten. In der Medizintechnik werden anatomische Modelle für chirurgische Planung und kundenspezifische orthopädische Implantate hergestellt. Es ermöglicht auch den 3D-Druck von Geweben und Organen für Transplantationen und Forschung, was zu besseren Ergebnissen für die Patienten führt.

4. Konsumgüter

Der 3D-Druck hat mittlerweile das Interesse führender Unternehmen in den Bereichen Unterhaltungselektronik und Sportbekleidung geweckt und durch die Verfügbarkeit von industriellen 3D-Druckern den Fertigungsprozess demokratisiert. Diese Zugänglichkeit ermöglicht es Designern und Ingenieuren, das immense Potenzial dieser Technologie zu erkunden. Die Produktentwicklung wird durch Rapid Prototyping beschleunigt, wodurch Produkte schneller auf den Markt kommen, und individuelle Kundenwünsche können durch eine flexibilisierte Massenproduktion erfüllt werden.

BigRep ONE 3D-Druck-Service
3D Printed Jigs and Fixtures Ebook

5. Industrielle Anwendungen

Die Industriegüterbranche ist von entscheidender Bedeutung für die Herstellung von Maschinen und Ausrüstungen, steht jedoch vor einer Reihe von Herausforderungen. Sie muss ihre Agilität und Kosteneffizienz steigern, während die Kosten steigen und der digitale Fortschritt rasant voranschreitet. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, setzen Hersteller jetzt verstärkt auf den 3D-Druck, um mehr Agilität, Reaktionsfähigkeit und Innovation zu ermöglichen. Dieser ermöglicht das schnelle Erstellen von Prototypen, erleichtert die Anpassung von Designs und verkürzt die Vorlaufzeiten, da kein Tooling mehr erforderlich ist. Darüber hinaus kann der 3D-Druck selbst komplexe Geometrien effizient herstellen, was die Produktion auf Abruf ermöglicht und herkömmliche Produktionsmethoden verändert.

4. In 7 Schritten zum richtigen 3D-Drucker

Nachdem Sie nun die Grundlagen, Typen und Anwendungen des 3D-Drucks verstanden haben, können Sie die passenden 3D-Drucker für Ihre Bedürfnisse leicht identifizieren, indem Sie die nachfolgenden Faktoren in Betracht ziehen:

1. Druckertyp

Es gibt verschiedene Drucktechniken, darunter FFF, SLA und SLS. SLA und SLS bieten zwar eine höhere Präzision, sind jedoch auch kostenintensiver im Vergleich zu FFF.

2. Druckerpreis

Einstiegsdrucker sind bereits unter 500 Euro erhältlich, während industrielle Drucker mehrere hunderttausend Euro kosten können. Zudem sollten Sie die Ausgaben für Wartung und Filamente nicht außer Acht lassen.

3. Druckergröße und Druckvolumen

Entscheiden Sie selbst, wie viel Platz Sie zur Verfügung haben und welches Druckvolumen Sie benötigen. Für Anfänger sind schnelle und kleinere 3D-Drucker absolut ausreichend, während in der Industrie größere Formate empfohlen werden.

4. Druckqualität und Druckgeschwindigkeit

Hier kommt es auf die Auflösung, die Schichthöhe und die Druckgeschwindigkeit an. Eine höhere Auflösung bedeutet oft eine niedrigere Druckgeschwindigkeit und umgekehrt.

5. Benutzerfreundlichkeit

Wählen Sie einen zuverlässigen Drucker aus, der eine benutzerfreundliche Oberfläche bietet und einfach zu kalibrieren ist. Lesen Sie Rezensionen, um die Verlässlichkeit zu bewerten.

6. Support und Wartung

Gibt es Wartungshandbücher, Ersatzteile und technischen Support? Einige Unternehmen bieten 3D-Drucker an, die von Ihnen selbst vollständig zusammengebaut werden müssen, während andere ein umfassendes Servicepaket bereitstellen. Gibt es auch eine Community-Unterstützung? Diese kann bei der Fehlerbehebung am 3D-Drucker enorm hilfreich sein.

7. Zusätzliche Features

Je nach Bedarf und Budget können auch zusätzliche Optionen in Betracht gezogen werden, wie beispielsweise mehrere Extruder für gemischte Drucke, automatische Kalibrierung, integrierte Kameras, Touchscreen-Displays, proprietäre 3D-Software und Internetkonnektivität.

5. Die Zukunft des 3D-Drucks

BigRep PRO on MARS

Der 3D-Druck birgt ein enormes und bisher weitgehend unerforschtes Potenzial, unseren Alltag durch Innovation, maßgeschneiderte Anpassungen, Nachhaltigkeit und Effizienz grundlegend zu transformieren.

  1. Verschiedenste Materialien
    Eine breite Palette an druckbaren Materialien wird voraussichtlich verfügbar sein, darunter hochentwickelte Polymere, Metalle, Keramik und biokompatible Substanzen, die die Grundlage für zahlreiche weitere Anwendungen bilden werden.
  2. Verfügbarkeit
    Durch technologische Fortschritte könnte der 3D-Druck in Zukunft leichter zugänglich, kostengünstiger und benutzerfreundlicher werden, sodass er sogar in normale Haushalte und Arbeitsumgebungen integriert werden kann.
  3. Nachhaltige Fertigung
    Im Streben nach nachhaltiger Fertigung werden Ansätze verfolgt, den 3D-Druck umweltfreundlicher zu gestalten, beispielsweise durch die Verwendung von recycelten Materialien und die Minimierung von Verschwendung während des Druckprozesses, wodurch die Nachhaltigkeit in der Produktion gefördert wird.
  4. Biodruck und Gesundheitswesen
    Die Weiterentwicklung des Biodrucks könnte das Gesundheitswesen revolutionieren, indem sie die Herstellung von Geweben, Organen und medizinischen Implantaten ermöglicht und zu personalisierten medizinischen Lösungen führt.
  5. Integration mit KI und Robotik
    Die Integration von 3D-Druck, künstlicher Intelligenz und Robotik könnte den gesamten Druckprozess optimieren und automatisieren, was zu einer Steigerung sowohl der Effizienz als auch der Präzision führt.
  6. Weltraumforschung
    In der Weltraumforschung eröffnet der 3D-Druck die Möglichkeit, Strukturen aus den vor Ort verfügbaren Materialien herzustellen, was eine Revolution in der Raumfahrt und einen wichtigen Beitrag zur Kolonisierung anderer Planeten darstellen könnte.

In der Vergangenheit waren Fortschritte in der Produktion oft das Ergebnis einer schrittweisen Entwicklung, bei der bestehende Produktions- und Lagerungssysteme nach und nach verbessert wurden. Der 3D-Druck hingegen revolutioniert die Produktion in ihrer Grundform. Er rationalisiert, beschleunigt und schlankt den Schöpfungsprozess mit einer einzigen Maschine ab, anstatt von mehreren Maschinen abhängig zu sein.

Das ist auch der Grund, warum viele Branchen in diese Technologie investieren. Sie sind überzeugt, dass der 3D-Druck bislang unerschlossene industrielle Anwendungen im Fertigungssektor eröffnen wird. Einige Innovationen, wie zum Beispiel das Telefon und der Personal Computer, markieren Meilensteine in der menschlichen Geschichte – Momente, in denen eine Technologie die Gesellschaft grundlegend verändert hat. Wir erleben gerade einen solchen historischen Augenblick.

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INDUSTRIEQUALITÄT TRIFFT  KOSTENEFFIZIENZ.
KOMPLEXE TEILE. GANZ GROSS.

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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Natasha Mathew enjoys trying new things and one of them she’s currently obsessed with is 3D printing. Her passion for explaining complex concepts in simple terms and her knack for storytelling led her to be a writer. In her 7 years of experience, she has covered just about any topic under the sun. When she’s not carefully weighing her words, she’s reading, crafting, spinning, and adventuring. And when asked about herself, she writes in the third person.

BigRep heizt mit der Übernahme von HAGE3D den 3D-Druck-Markt an

Reinhard Festag (Geschäftsführer, BigRep), Matthias Katschnig (CTO, HAGE3D), Sven Thate (Geschäftsführer, BigRep) und Thomas Janics (CEO, HAGE3D) auf der Formnext 2023.

In unserem Bestreben, außergewöhnliche Technologien und Lösungen für die Additive Fertigung anzubieten und unsere Fähigkeiten zu erweitern, markiert der heutige Tag einen bedeutenden Meilenstein in der Geschichte von BigRep, da wir die Übernahme von HAGE3D bekannt geben. Diese Partnerschaft ist ein großer Schritt in die Richtung unserer Vision, ein umfassendes Ökosystem für eine Reihe von Niedrig- bis Hochtemperaturanwendungen zu werden, das ein Powerhouse an Innovationen und Möglichkeiten bietet.

Die Zusammenarbeit mit HAGE3D wird neue Möglichkeiten im Bereich des industriellen 3D-Drucks erschließen. Gemeinsam bieten wir ein umfassendes Portfolio an industriellen 3D-Druckern mit einem Bauvolumen von bis zu einem Kubikmeter und der Möglichkeit, eine breite Palette an leistungsstarken, technischen Thermoplasten in Niedrig-, Mittel- und Hochtemperatur-Baukammern einzusetzen.

Neuordnung der AM-Landschaft

HAGE3D, bekannt für seine Hochtemperatur-3D-Drucker und seine offene AM-Plattform, wird BigRep in die Lage versetzen, ein komplettes Spektrum an Nieder- bis Hochtemperaturlösungen anzubieten. Die Übernahme basiert auf umfangreichen technologischen Synergien, datengesteuerten Innovationen, außergewöhnlichen Kundenerfahrungen und einem ehrgeizigen Expansionsplan, der die Position von BigRep in der Branche weiter stärkt und die Marktreichweite erweitert.

Die Collabosphere, eine 3D-gedruckte Demonstration der vereinten Kräfte von BigRep und HAGE3D mit einer breiten Palette von Materialien beider Unternehmen.
Die Collabosphere, eine 3D-gedruckte Demonstration der vereinten Kräfte von BigRep und HAGE3D mit einer breiten Palette von Materialien beider Unternehmen.

Die Akquisition verändert bestehende Möglichkeiten

Beide Unternehmen konzentrieren sich auf die Entwicklung intelligenter FFF-Technologien, die die Produktion komplexer, großformatiger Funktionsteile für Hersteller weltweit zugänglich machen.

Dr.-Ing. Sven Thate, Geschäftsführer der BigRep GmbH, äußerte sich begeistert über den Zusammenschluss und betonte, dass BigRep damit gut positioniert ist, da der AM-Markt, getrieben durch Megatrends wie Digitalisierung und Dezentralisierung der Fertigung, weiterhin dynamisch wächst und BigRep mit HAGE3D gut aufgestellt ist, um diese Chancen zu nutzen.

"Für unsere weltweiten Kunden werden wir durch diese Akquisition zum örtlichen Anbieter offener industrieller AM-Lösungen über alle Temperaturstufen hinweg und eröffnen ihnen grenzenlose Materialoptionen. Gemeinsam, mit derselben Einstellung zu kundenorientierter, datengetriebener Innovation, planen wir, einen europäischen Marktführer zu bilden, der die Grenzen dessen, was mit FFF möglich ist, verschiebt."

BigRep PRO and BigRep SHIELD
BigRep PRO und BigRep SHIELD
HAGE3D MEX ONE
HAGE3D MEX ONE

Thomas Janics, Geschäftsführer von HAGE3D, betonte die globalen Wachstumschancen, die sich durch die Hochtemperatur-FFF-Plattformen von HAGE3D ergeben, die das Materialportfolio und die großformatigen AM-Lösungen von BigRep erweitern. In Ergänzung zu den aktuellen Niedertemperatur- und energieeffizienten Großformat-AM-Plattformen wird dies ein breites Spektrum an neuen Anwendungen und Märkten eröffnen.

Thomas Janics, Geschäftsführer von HAGE3D, erklärt:

“Mit BigRep haben wir einen perfekten Partner gefunden, um die attraktiven globalen Wachstumschancen im industriellen AM-Bereich zu beschleunigen. Während unser Fokus bisher auf den deutschsprachigen Märkten lag, können wir unsere Produkte nun über das BigRep-Vertriebsnetz weltweit anbieten und Graz neben den BigRep-Zentren in Berlin, Boston, Shanghai und Singapur auf die Karte der Technologiezentren setzen. Das ist eine Win-Win-Situation für Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb. Daher freuen wir uns gemeinsam auf eine innovative, einzigartige und erfolgreiche Zukunft.”

Collabosphere and team at formnext 2023

Innovationen mit vereinten Kräften

Mit mehr als 1.000 großformatigen 3D-Druckern, die bereits in zahlreichen Industriebranchen im Einsatz sind, hat sich BigRep mit seiner Expertise im Bereich der Fused Filament Fabrication (FFF) in großem Maßstab einen Namen gemacht. Die in Deutschland entwickelten 3D-Drucker ermöglichen es Ingenieuren, Designern und Herstellern - von Start-ups bis hin zu Fortune-100-Unternehmen - den Übergang vom Prototyping zur Produktion zu beschleunigen und so sicherzustellen, dass ihre Produkte zeitnah auf den Markt kommen.

Auf der anderen Seite ist HAGE3D ein fortschrittliches Maschinenbauunternehmen mit 40 Jahren Erfahrung im Sondermaschinenbau. Ihre hochmodernen großformatigen Mittel- und Hochtemperatur-3D-Drucksysteme sind bekannt für ihre Präzision und Zuverlässigkeit. Die in Österreich vollständig aus Komponenten in Industriequalität gefertigten Maschinen arbeiten in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen zuverlässig.

Durch die Verbindung mit HAGE3D ist BigRep in der Lage, Innovationen voranzutreiben und Fertigungsverfahren neu zu definieren. Diese Integration wird durch ein vollständig integriertes, offenes AM-Geschäftsmodell untermauert, das den Anwendern eine umfassende Lösung bereitstellt.

Durch die Zusammenarbeit von BigRep und HAGE3D werden wir die Grenzen dessen, was mit der FFF-Technologie möglich ist, weiter verschieben und eine Welt der Möglichkeiten in der großformatigen, offenen additiven Fertigung erschließen.

Weitere Informationen finden Sie unter https://bigrep.com/press-media/

About the author:

Natasha Mathew <a style="color: #0077b5" href="https://www.linkedin.com/in/natasha-mathew/" target="_blank" rel="noopener"><i class="fab fa-linkedin"></i></a>

Natasha Mathew

Copywriter

Natasha Mathew enjoys trying new things and one of them she’s currently obsessed with is 3D printing. Her passion for explaining complex concepts in simple terms and her knack for storytelling led her to be a writer. In her 7 years of experience, she has covered just about any topic under the sun. When she’s not carefully weighing her words, she’s reading, crafting, spinning, and adventuring. And when asked about herself, she writes in the third person.

AM in der Kleinserienproduktion: Schnell, Hochwertig und Kostengünstig

Bei der Entwicklung neuer Produkte ist der Sprung vom Entwurf zur Produktion eines der größten Hindernisse. Bei Kleinserien von 100-1000 Teilen sind Kosten und Aufwand exponentiell höher und möglicherweise untragbar.

In den letzten Jahren ist die additive Fertigung zunehmend in den Mittelpunkt gerückt, und zwar nicht nur zur Herstellung von Prototypen: die Technik wird inzwischen für Kleinserien, Maßanfertigungen und sogar für die flexibilisierte Massenproduktion genutzt. Die Anwendung der additiven Fertigung für Kleinserien bedeutet einen Paradigmenwechsel: modernste 3D-Drucktechnik fördert Innovation, rationalisiert Arbeitsprozesse, und erzielt erhebliche Kosteneinsparungen. Vor allem aber erhöht der 3D-Druck die operative Leistungsfähigkeit.

Was ist Kleinserienfertigung?

In der Kleinserienfertigung, auch bekannt als LVM (englisch: Low Volume Manufacturing), werden Teile in kleineren Serien produziert. Die Kleinserienfertigung ist das Bindeglied zwischen Prototypen und Serienproduktion. Hier können Hersteller die Flexibilität des Protoyping mit der Präzision und Reproduzierbarkeit der Serienproduktion kombinieren. Und die Anwendungen sind fast endlos: von präzisem Tooling, funktionalen Prototypen und maßgeschneiderten Teilen, über Vorrichtungen und Halterungen, bis hin zu Ersatzteilen in kleinen Mengen. LVM ist besonders vorteilhaft wenn es um Kosteneffizienz, kundenspezifische Anpassungen und schnelles Prototyping geht, und erlaubt Herstellern zudem einen schnelleren Zugang zum Markt.

Großer Bauraum für 3D-Druck von mehreren Teilen gleichzeitig

Was treibt die Nachfrage nach Kleinserienfertigung?

Teile werden in kleinen Mengen für folgende Zwecke benötigt:

1. Kundenspezifische Anpassung

Dank der steigenden Nachfrage nach personalisierten Produkten und Komponenten ist die Kleinserienfertigung sehr gefragt. Die Produktion von kundenspezifisch angepassten Teilen benötigt eine automatisierte, effiziente, schlanke und hochflexible Lieferkette – für die der 3D-Druck prädestiniert ist. Ein Bestandteil der Kleinserienfertigung ist die flexibilisierte Massenproduktion. Mithilfe mehrerer Konzeptversionen können Unternehmen feststellen, welche Eigenschaften kundenspezifisch angepasst werden müssen und wie diese Anpassungen am Fließband vorgenommen werden können.

2. Nischenmärkte

Viele Industrien benötigen kleine Serienproduktionen mit spezifischen Anforderungen für Nischenmärkte. In diesen Fällen ermöglicht der 3D-Druck von Kleinserien die kostengünstige Produktion von Spezialprodukten in kleinen Mengen, die mit anderen Methoden schwierig herzustellen wären. Beispiele sind u.a. Sonderfahrzeuge, Einzelprodukte und ausgefallene Designs.

3. R&D und Innovation

Die Kleinserienfertigung macht es möglich, auf Nachfrage zu reagieren und neue Features und Produkte schneller einzuführen. Man kann damit Rapid Prototyping durchführen, und Geräte für die Prüfung, Validierung und Verfeinerung neuer Entwürfe und Komponenten produzieren. Diese Kapazität für schnelle Innovation ist entscheidend für bahnbrechende Ideen, und um neue Produkte und Technologien vor den Wettbewerbern einzuführen.

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4. Nachhaltigkeit

Umweltschutz wird immer wichtiger. Hier kann die Kleinserienproduktion in Kombination mit dem 3D-Druck nachhaltigere Produktionsmethoden ermöglichen. Der 3D-Druck ist ein additives Verfahren, in dem Material Schicht um Schicht aufgebaut wird; deswegen sind Materialverschwendung und Energieverbrauch niedriger als bei traditionellen subtraktiven Fertigungsmethoden. Dabei wird nur das produziert, was benötigt wird, und Verschwendung wird minimiert, so dass der 3D-Druck gut zur nachhaltigen Fertigung passt.

Szenarien für die Kleinserienfertigung

1. Tooling

Das Tooling ist im Produktionsablauf extrem wichtig, vor allem in der Automobilindustrie. Mit traditionellen Produktionsmethoden können die Vorlaufzeiten für das Tooling sogar mehrere Monate betragen, einhergehend mit hohen Kosten. Mit der additiven Fertigung dagegen können Formen sowie Montage- und Prüfvorrichtungen kosten- und zeiteffektiv hergestellt werden, was die Vorlaufzeit erheblich verkürzt. So können Entwürfe und Rohstoffe schneller validiert werden, bevor die Produktion beginnt.

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2. Rapid Prototyping

Neue Entwürfe enthalten eigentlich immer Mängel; das Prototyping macht es möglich, Teile auszuprobieren und verschiedenen Möglichkeiten nachzugehen. Für Kleinserien und ähnliche Szenarien ist es sehr hilfreich, wenn Änderungen flexibel in Echtzeit vorgenommen werden können. Der 3D-Druck wurde ursprünglich für das Rapid Prototyping entwickelt, und ist dadurch auch für Produktionsabläufe in Kleinserien hervorragend geeignet.

3. Übergangslösungen

Die Beschaffung eines Ersatzteils für eine Maschine oder einen Prototypen kann langwierig sein. Dieser Zeitverlust kann durch alternative Methoden vermieden werden. Ein additiv gefertigtes Teil kann die Rolle übernehmen, bis das bestellte Teil geliefert ist. Besitzt das Unternehmen einen 3D-Drucker, so kann es das Teil selber aus einem flexiblen und starken Material wie TPU von BigRep drucken. 

Ford jigs and fixtures low volume production
Audi Breathe Chair 3D print on BigRep ONE

4. Brückenproduktion

Für manche Teile stellt die Kleinserienfertigung das Mittelstück zwischen Produktentwicklung und Serienproduktion dar. Die so produzierten Einheiten können für Tests, Sitzkontrollen, Designvalidierung und Konformitätsprüfungen verwendet werden, und um vorhersehbare Defekte zu verhindern. Dieser Prozess ist für neu entwickelte Produkte und Komponenten extrem wichtig, um Risiken in der Serienproduktion vorzubeugen.

5. Kleinserienfertigung

Die Kleinserienfertigung kommt dann ins Spiel, wenn die Nachfrage gering oder unregelmäßig ist, wenn Proben für ein neues Produkt oder einen neuen Markt benötigt werden, oder wenn es um limitierte Auflagen und spezialisierte Komponenten geht.

Eine extern vergebene Produktion ist hier nicht unbedingt die kostengünstigste und zeitsparendste Variante, da es Mindestbestellmengen gibt, und die Größe der Bestellung nicht flexibel angepasst werden kann. Zudem sind interne Kleinserienfertigungsabläufe von Vorteil, da die Hersteller damit ihre Produkte iterieren können, bevor sie sie auf den Markt bringen.

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BigRep ONE.4 Large-Format 3D Printer

6. Produktion auf Abruf

Wenn die Nachfrage für ein Produkt nicht berechenbar ist, können Kosten gespart werden, indem Einheiten nur dann produziert werden, wenn sie tatsächlich benötigt werden. Dieser Just-In-Time-Ansatz für kleine Mengen ist eine gute Alternative zu riesigen Lagerhäusern. Wenn Teile auf Abruf 3D-gedruckt werden, ist keine aufwändige Logistik mehr notwendig, das Risiko der Überbevorratung wird minimiert, und sich wandelnde Ansprüche können schneller erfüllt werden.

7. Herstellung von obsoleten oder nicht mehr verfügbaren Teilen

In manchen Fällen, vor allem bei alten Systemen und Maschinen, werden gewisse Teile obsolet, oder die Produktion wird eingestellt. Hier bietet der Kleinserien-3D-Druck eine kostengünstige Lösung: Teile können nachgebaut und produziert werden, so dass Geräte, die sonst unbrauchbar wären, weiter verwendet werden können. LVM ist besonders wertvoll, wenn es um Ersatzteile geht, die nur in kleinen Mengen produziert werden.

Airbus

Warum der 3D-Druck die richtige Lösung ist

1. Zunehmende Akzeptanz und Vielseitigkeit

Der LVM 3D-Druck erfreut sich aufgrund einer Vielzahl an Vorteilen immer größerer Beliebtheit, darunter Designfreiheit, zuverlässige Druckqualität, Prototyping, Reproduzierbarkeit, niedrige Kosten und viel Spielraum. Unternehmen in zahlreichen Branchen nehmen die Druckprozesse nun selber in die Hand, um neue Produkte und Eigenschaften vor dem Wettbewerb auf den Markt zu bringen.

BigRep PRO 3D Printer

Zudem bieten 3D-Drucker wie der BigRep PRO ein vielseitiges Portfolio an technischen Filamenten; sie können auch Materialien von anderen Herstellern verdrucken, und eignen sich so für vielfältige Anwendungen.

2. Sicherheit durch Automatisierung

Durch die Automatisierung kann die Produktion auch ohne hochqualifizierte Arbeitnehmer ablaufen.

Safi Barqawi ist Eigentümer von AVI Boston, einer Firma, die sich auf die Fertigung kundespezifischer Fahrzeuge spezialisiert hat. Er erläutert, dass der BigRep STUDIO in seinem Unternehmen ein weiteres Paar Hände darstellt.

„Es ist fast so, als würde ein Angestellter in Vollzeit ein Teil bauen. Wir konstruieren, drücken auf "Start", gehen ins Wochenende, und am Montag sind die Teile fertig.“

BigRep Fiber-Ready PEX (Power Extruders)

3D-Druck-Software, zum Beispiel die von BigRep, bietet Unterstützung bei Materialwirtschaft, Datenanalyse, Autokalibrierung, Chargenfertigung, automatisiertem Design und Workflows. Das erlaubt stringentere Abläufe und zuverlässige Zeitrahmen für Workflows im gesamten Druckprozess. Man kann die Software sogar ohne Vorkenntnisse in 3D-Druck oder CAD-Software bedienen.

3. Teilepräzision und Bauvolumen

Die 3D-Drucktechnik stellt sicher, dass große und kleine Teile präzise gefertigt werden – ein wesentlicher Aspekt der Produktqualität. Dank hervorragender Toleranzen können komplexe Geometrien präzise produziert werden – perfekt für hochwertige große Teile.

„Der größte Vorteil des großformatigen 3D-Drucks ist, dass wir keine Baugruppen mehr benötigen. Wir können größere Teile aus einem Stück fertigen, was für uns ein riesiger Vorteil ist.“

Lars Bognar, Forschungsingenieur mit Verantwortung für die additive Fertigung bei Ford Engineering Europe.

BigRep-One-printing

Der große Bauraum macht es möglich, Chargen von mehreren Teilen oder größeren Komponenten in einem Zug zu produzieren. Teile müssen nicht mehr zusammengebaut werden; das verschlankt den Fertigungsprozess und spart gleichzeitig Kosten.

4. Risikoarmes Investment spart Zeit und Kosten

Im Gegensatz zu traditionellen Methoden, bei denen Teile aus großen Rohlinge nicht wiederverwertbarer Materialien geschnitten werden, verwendet der 3D-Druck nur das nötige Material, was Materialverschwendung und Kosten erheblich reduziert. Dieser ressourcensparende Ansatz passt gut zu Nachhaltigkeitszielen und bietet gleichzeitig finanzielle Einsparungen. Teile, die auf Abruf gedruckt werden, reduzieren zudem die Kosten für Lagerung und Logistik.

WAT Berlin ist ein Automobilzulieferer, der sich auf die Fertigung von Fahrzeugrahmen spezialisiert hat. Dort werden Arbeitsabläufe in großem Umfang durch den Einsatz des 3D-Drucks verbessert. André Lenz, Ingenieur in der Berliner Niederlassung erklärt, wie der BigRep ONE die Herstellung leichter und haltbarer Komponenten ermöglicht.

„Wenn wir sie aus Stahl oder Aluminium gefertigt hätten, wäre das unglaublich teuer gewesen; zudem wären die Teile extrem schwer und würden aus mehreren Teilen bestehen."

 

Der 3D-Druck vereinfacht die Produktion und fungiert als ein einziger Prozess. Es ist keine Vielzahl an Maschinen mehr nötig, was wertvolle Zeit spart und gleichzeitig Kosten senkt. Der Prozess kann unkompliziert automatisiert werden, statt von einer Arbeitskraft ausgeführt zu werden – eine weitere Kosteneinsparung.

Airbus

5. Andere Vorteile

  • Starke, leichte Teile Materialien, die beispielsweise durch Karbonfaser verstärkt werden, sind leicht und gleichzeitig stark, sodass leichtere, festere Teile in kürzerer Zeit gedruckt werden können.
  • Flexible Verwendung von 3D-Druckern Obwohl Unternehmen einen 3D-Drucker meist für einen speziellen Zweck kaufen, ergeben sich schnell andere Anwendungen, was wiederum den ROI erhöht.
  • Teile passen auf Anhieb Durch schnelle, präzise und kostengünstige 3D-gedruckte Iterationen sitzen die Komponenten auf Anhieb richtig. Das ist vor allem bei Bauteilen aus Stahl wichtig, die absolut präzise sein müssen.

Mit Kleinserien groß rauskommen

Die Kleinserienproduktion gedeiht in Szenarien, die schnelllebig, innovativ und kosteneffizient sind. Die Vielseitigkeit, Automatisierung, Präzision und Effizienz des 3D-Drucks machen ihn zur idealen Lösung. Ein Ökosystem wie das von BigRep bietet eine risiko- und aufwandsarme, zeit- und kostensparende 3D-Drucklösung für die Kleinserienproduktion und darüber hinaus.

Möchten Sie mehr über Kleinserien mit additiver Fertigung erfahren?

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INDUSTRIEQUALITÄT TRIFFT  KOSTENEFFIZIENZ.
KOMPLEXE TEILE. GANZ GROSS.

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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Natasha Mathew

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Natasha Mathew enjoys trying new things and one of them she’s currently obsessed with is 3D printing. Her passion for explaining complex concepts in simple terms and her knack for storytelling led her to be a writer. In her 7 years of experience, she has covered just about any topic under the sun. When she’s not carefully weighing her words, she’s reading, crafting, spinning, and adventuring. And when asked about herself, she writes in the third person.

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