Branchenführender 3D-Druckservice für hochwertige Teile

3D-Druck ist ein Begriff, der eine Reihe von additiven Fertigungstechnologien beschreibt, bei denen Teile Schicht für Schicht aus einem digitalen 3D-Modell hergestellt werden. Einige 3D-Druckmaschinen extrudieren ein Filament, um Teile herzustellen, während andere Laser verwenden, um Rohstoffe wie Metall- oder Kunststoffpulver und flüssige Harze zu sintern oder zu härten. Es gibt eine Vielzahl von 3D-Drucktechnologien, die sich unter anderem in Bezug auf Materialien, Oberflächenqualität, Kosten und Menge unterscheiden.  

Der schichtweise Aufbau von Teilen bringt viele Vorteile mit sich, die Designmöglichkeiten eröffnen, die mit herkömmlichen Verfahren wie Spritzguss, Zerspanung oder Gießen bisher nicht realisierbar waren. 

• Komplexe, organische Geometrien mit begrenzten Auswirkungen auf die Teilekosten
• Konsolidierung von Mehrkomponenten-Baugruppen zu einem einzigen Teil
• Keine Vorabkosten für Werkzeuge 
• Schnelle Produktion von Teilen innerhalb von 24 Stunden 
• Interne Merkmale für fortschrittliche Wärmeübertragungs- und Strömungsanwendungen 

• Einschränkungen hinsichtlich der Baugröße 
• Langsam und kostspielig für die Massenproduktion 
• Einschränkungen hinsichtlich Textur, Material und Farbe 
• Mindestwandstärke für optimale Druckbarkeit 

Die additive Fertigung kann sowohl für die schnelle Prototypenerstellung als auch für die Produktion in der Luft- und Raumfahrt, der Medizin, der Automobilindustrie und anderen großen Industriezweigen genutzt werden. Beispiele für typische Teile sind: 

• Form- und Passformprototypen 
• Gehäuse und Einfassungen 
• Medizinische Geräte 
• Schnappverbindungen 
• Vorrichtungen und Halterungen 
• Wärmetauscher und Kühlkörper 
• Motorkomponenten 
• Kraftstoffinjektoren 
• Chirurgische Instrumente 
• Prothesen und Orthesen 

Die Kosten für den 3D-Druck pro Teil hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter Design, Material, Verfahren und Nachbearbeitung. In der Regel machen die Nachbearbeitungskosten den größten Teil der Teilekosten aus, insbesondere wenn manuelle Arbeit erforderlich ist. Im Allgemeinen sind Laser-Pulverbett-Sinterverfahren wie SLS und MJF die wirtschaftlichsten Optionen für Endverbrauchsteile, wenn die Kosten ein entscheidender Faktor sind.  

Bei der Auswahl einer 3D-Drucktechnologie sollten Sie zunächst die kritischen Designanforderungen wie Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Ästhetik oder Haltbarkeit festlegen. Dies hilft Ihnen oft bei der Entscheidung, ob für Ihre Anwendung ein 3D-Druck mit Metall oder Kunststoff erforderlich ist. 

Die Ausrichtung der Teile ist beim 3D-Druck von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn der 3D-Druck für die schnelle Prototypenerstellung verwendet wird. Die Ausrichtung der Teile kann nicht nur die Qualität Ihrer gedruckten Teile beeinflussen, sondern auch die Geschwindigkeit, mit der Ihr Teil hergestellt werden kann. 

Bei Protolabs empfehlen wir Ihnen, die Ausrichtung Ihrer Teile uns zu überlassen, um effizient Teile von bester Qualität herzustellen. 

VAT-Polymerisation/Photopolymerisation – Photopolymerharz wird in einen VAT gegeben, aus dem ein Teil Schicht für Schicht aufgebaut wird, wobei das Harz mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird. Eine Plattform bewegt das Teil nach jeder neuen Schicht nach unten, bis das Endprodukt fertiggestellt ist. Bei Protolabs bieten wir Stereolithografie (SLA) an, bei der das VAT-Polymerisationsverfahren zum Einsatz kommt.  
Weitere Dienstleistungen umfassen Carbon DLS – digitale Lichtsynthese, DLP – direkte Lichtverarbeitung, CLIP – kontinuierliche Flüssigkeitsgrenzflächenproduktion und DPP – Tageslicht-Polymerdruck. 

Pulverbettfusion/PBF – Pulverharz/Metall wird in eine Schale/ein Bett gegeben, geschmolzen und mit einem Laser oder Elektronenstrahl verschmolzen. Bei Protolabs bieten wir zwei Arten von Pulverbettfusionsdienstleistungen an: selektives Lasersintern (SLS) und direktes Metall-Lasersintern (DMLS). 
Weitere Dienstleistungen umfassen EBM – Elektronenstrahlschmelzen.  

Material Jetting – Das Material wird aus einem Druckkopf abgegeben, ähnlich wie bei einem normalen 2D-Drucker. Das Material wird in Tröpfchen aus lichtempfindlichem Material abgegeben, die unter ultraviolettem Licht aushärten und Schicht für Schicht aufgebaut werden. Bei Protolabs bieten wir PolyJet und 3D-gedrucktes Silikon (60–65 %) an, wobei das Material Jetting-Druckverfahren zum Einsatz kommt. 
Weitere Dienstleistungen umfassen DOD – Drop on Demand und NPJ – NanoParticle Jetting. 

Binder Jetting – Ähnlich wie bei Pulverbett-Fusionsverfahren, wie z. B. selektivem Lasersintern. Pulvermaterialien werden in einem Bett verteilt. Anstelle eines Lasers, der Teile schmilzt und verschmilzt, trägt ein Druckkopf ein Bindemittel auf die Pulverschichten auf und verbindet diese zu einem Teil. Binder Jetting wird manchmal auch als „Inkjet“ bezeichnet. Bei Protolabs bieten wir Multi Jet Fusion an, ein Binder-Jetting-Verfahren für den 3D-Druck.  

Material Extrusion – Ein Material, in der Regel ein thermoplastisches Polymer, wird durch eine beheizte Düse gepresst und dann in einem kontinuierlichen, selektiven Strom auf eine Bauplattform aufgetragen, um das Teil Schicht für Schicht aufzubauen. 

Zu den Dienstleistungen, die das Materialextrusionverfahren verwenden, gehören CDD – Composite Fibre Fabrication (Verbundfaserherstellung), FFF – Fused Filament Fabrication (Fadenaufschmelzverfahren) und FDM – Fused Deposition Modelling (Fadenaufschmelzmodellierung) (letzteres ist eine Dienstleistung, die von unserem Partnernetzwerk HUBS angeboten wird). 

Laminierung – Dünne Materialbahnen, wie Papier, Kunststoff oder Folie, werden Schicht für Schicht zu einem einzigen Teil verbunden, das anschließend zugeschnitten wird. Das Material wird in der Regel über eine Rollenzuführung zugeführt und entweder durch Ultraschallschweißen, Klebstoff oder Wärme und Druck laminiert. Dieses Verfahren kombiniert additive und subtraktive Fertigung, da das Material zu einem Objekt geschichtet wird und das Teil dann aus diesem geschichteten Material herausgeschnitten wird.  

Zu den Verfahren, die die Folienlaminierung nutzen, gehören LOM (Laminated Object Manufacturing), UC (Ultrasonic Consolidation), SDL (Selective Deposition Lamination) und CBAM (Composite-Based Additive Manufacturing). 

Directed Energy Deposition – Teile werden direkt hergestellt, indem das Material beim Aufbringen durch einen Laser, einen Elektronenstrahl oder einen Plasmabogen geschmolzen wird. Das Material wird Schicht für Schicht aufgetragen und verfestigt sich. Dieses Verfahren wird häufig zur Reparatur von Materialmerkmalen an bestehenden Teilen verwendet, kann aber auch zur Herstellung neuer Teile eingesetzt werden. 
Zu den Verfahren, die die Methode der gerichteten Energieabscheidung nutzen, gehören LENS (Laser Engineering Mesh Formation), DLF (Direct Light Production), DMD (Direct Metal Deposition), LC (3D-Laserbeschichtung), Aerosol Jet, EBAM (Electron Beam Additive Manufacturing), LDW (Laser Deposition Welding) und Hybrid Manufacturing.  

Obwohl alle Dateitypen vor dem Drucken letztendlich in STL (.stl) konvertiert werden, werden STEP (.stp/.step)-, SOLIDWORKS (.sldprt)- und IGES (.igs/.iges)-Dateien zum Hochladen empfohlen. Weitere Anleitungen zum Entwerfen von .stil-Dateien für den 3D-Druck finden Sie hier. Erfahren Sie mehr über .stl-Dateien für den 3D-Druck. 

STL-Dateien gelten als bevorzugter und standardmäßiger Dateityp für den 3D-Druck. STL-Dateien beschreiben die Oberfläche eines Teils, indem sie es in Dreiecke unterteilen und die Position jedes Punktes jedes Dreiecks auflisten, einschließlich der Seite des Dreiecks, die nach außen zeigt. Im Vergleich zu anderen CAD-Dateiformaten enthalten STL-Dateien relativ wenige Informationen, da sie nur die Oberflächengeometrie einer dreidimensionalen Form beschreiben und andere Attribute wie Farbe, Textur usw. nicht berücksichtigen. 

Wofür steht STL? STL hat mehrere Backronyms, wie z. B. Standard Triangle Language und Standard Tessellation Language, wurde aber ursprünglich aus dem Wort und dem Verfahren Stereolithografie abgeleitet. 

Um mehr über STL-Dateien und deren Gestaltung zu erfahren, lesen Sie unseren Tipp hier.

Die additive Fertigung eignet sich zwar hervorragend für die Prototypenentwicklung, da sie eine sehr kostengünstige Möglichkeit darstellt, während der Entwicklungsphase viele verschiedene Designs herzustellen, wird aber auch zunehmend für die Fertigung von Endprodukten eingesetzt. Tatsächlich bietet der Einsatz des 3D-Drucks in der Produktion viele Vorteile, aber dazu später mehr.  

Dank zunehmender Automatisierung und schnellerer Produktionsgeschwindigkeiten könnte der 3D-Druck die richtige Lösung für Sie sein, wenn Sie bis zu einigen hundert Teilen benötigen. 

Der 3D-Druck wird zunehmend zur Herstellung von Endverbrauchsteilen eingesetzt. Allerdings ist er in der Regel nicht die bevorzugte Fertigungsmethode für die Massenproduktion. Während er sich aufgrund seiner Geschwindigkeit und Flexibilität perfekt für die Prototypenentwicklung eignet, können die Vorlaufzeiten und Kosten bei der Massenproduktion mit denen traditionellerer Methoden kaum mithalten. Bei der Massenproduktion bevorzugen Hersteller in der Regel das Spritzgießen, das bei der Produktion in großem Maßstab schneller und kostengünstiger ist. Schließen Sie den 3D-Druck jedoch nicht aus der Massenproduktion der Zukunft aus. Der 3D-Druck eignet sich besonders gut für individualisierbare Produkte und variable Stückzahlen.

Die Stützelemente sind zusätzliche Teile, die überhängendes Material stützen, es in der richtigen Position halten und Verformungen verhindern. In der Regel muss diese Stützstruktur anschließend entfernt werden, was eine Nachbearbeitung des Teils erforderlich macht.

Nein, die Materialien für den 3D-Druck umfassen eine breite Palette, darunter Kunststoffe, Harze, Metallpulver für den Metall-3D-Druck und fortschrittliche Verbundwerkstoffe wie Carbon DLS. Diese vielfältige Materialauswahl macht den 3D-Druck ideal für die Herstellung von präzisen Teilen für die Luft- und Raumfahrt und Industriemaschinen bis hin zu kundenspezifischen Konsumgütern mit verbesserter Festigkeit und Haltbarkeit.