Additive Fertigung vs. 3D-Druck – Was ist der Unterschied?

Die Begriffe „Additive Fertigung“ und „3D-Druck“ werden oft synonym verwendet, beziehen sich jedoch auf leicht unterschiedliche Anwendungsbereiche. Während beide Technologien auf dem gleichen Prinzip des schichtweisen Materialaufbaus basieren, ist Additive Fertigung der umfassendere Begriff, der vor allem in der Industrie verwendet wird. 3D Druck Service wird dagegen häufig im Consumer-Bereich genutzt und ist umgangssprachlich verbreitet. In diesem Beitrag beleuchten wir die Gemeinsamkeiten und Unterschiede beider Begriffe und zeigen, welche Vorteile sie in der industriellen Produktion sowie im Prototyping bieten.

Additive Fertigung: Definition, Verfahren und Anwendungen

Was ist Additive Fertigung?

Die Additive Fertigung (auch als „Additive Manufacturing“ bekannt) ist ein Überbegriff für verschiedene Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um ein physisches Objekt zu erstellen. Der Begriff stammt aus der industriellen Fertigung, wo hochpräzise Maschinen und eine breite Palette an Materialien (Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe) verwendet werden.

Verfahren der Additiven Fertigung

Zu den gängigen Verfahren gehören:

• Fused Deposition Modeling (FDM): Schichtweises Extrudieren von Kunststoff, häufig in der Prototypenentwicklung eingesetzt.
• Stereolithografie (SLA): Härtet flüssiges Kunstharz mittels Laser.
• Selektives Lasersintern (SLS): Verschmilzt Pulver durch einen Laser zu festen Bauteilen.
• Metall-3D-Druck: Schmilzt Metallpulver schichtweise, um komplexe Bauteile herzustellen.

Industrielle Anwendungen

Additive Fertigung wird hauptsächlich in der industriellen Produktion für die Erstellung von Prototypen, Werkzeugen oder Bauteilen verwendet, beispielsweise in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt und Medizintechnik. Diese Verfahren bieten immense Vorteile in Bezug auf Flexibilität, da komplexe Geometrien hergestellt werden können, die mit traditionellen Methoden kaum machbar wären.

3D-Druck: Definition, Verfahren und Anwendungen

Was ist 3D-Druck?

Der Begriff 3D-Druck wird im Allgemeinen für das Schichtaufbauverfahren verwendet, das häufig im Consumer- und Hobbybereich genutzt wird. Es ist eine kostengünstige und zugängliche Methode, bei der digitale Modelle in physische Objekte umgewandelt werden. Der 3D-Druck nutzt in der Regel Materialien wie PLA und ABS, was ihn besonders für DIY-Projekte, Prototypenbau und kleinere Anwendungen interessant macht.

Verfahren des 3D-Drucks

Zu den häufigsten Verfahren im 3D-Druck gehören:

• Fused Deposition Modeling (FDM): Die gängigste Methode im Consumer-Bereich, da FDM-Drucker kostengünstig und einfach zu bedienen sind.
• Stereolithografie (SLA): Hochwertigere Verfahren, die auch im professionellen Umfeld eingesetzt werden.

Anwendungen des 3D-Drucks

Der 3D-Druck wird nicht nur im Hobbybereich, sondern zunehmend auch in der Industrie für schnelles Prototyping und Kleinserienfertigung verwendet. 3D-Druck ermöglicht es, in kürzester Zeit funktionsfähige Prototypen zu erstellen, was die Produktentwicklung beschleunigt und kostspielige Iterationen vermeidet.

Industrie-Normen und der Begriff „Additive Fertigung“

Institutionen wie die ASTM (American Society for Testing and Materials) und die ISO (International Standard Organization) verwenden den Begriff „Additive Fertigung“ als Überbegriff für alle Schichtaufbauverfahren. Der Begriff „3D-Druck“ wird oft als Synonym akzeptiert, jedoch eher im informellen Sprachgebrauch verwendet, insbesondere in der Verbraucher- und Hobbyanwendung. Diese Normen tragen dazu bei, weltweit einheitliche Standards zu setzen, die den Einsatz von additiven Technologien in der Industrie fördern.

Gemeinsamkeiten zwischen Additiver Fertigung und 3D-Druck

Beide Verfahren, Additive Fertigung und 3D-Druck, beruhen auf derselben Grundtechnologie: dem schichtweisen Aufbau von Material. Dies bietet viele Vorteile:

• Flexibilität bei der Formgebung: Es können komplexe Geometrien erstellt werden, die mit traditionellen Methoden kaum machbar sind.
• Materialeinsparungen: Additive Verfahren sind effizienter, da sie nur so viel Material verwenden, wie tatsächlich benötigt wird.
• Schnellere Produktionszeiten: Sowohl Additive Fertigung als auch 3D-Druck ermöglichen eine schnelle Herstellung von Prototypen und Bauteilen.Unterschiede: Industrie- vs. Verbraucheranwendung

Additive Fertigung: Industrieanwendungen

In der Industrie steht bei der Additiven Fertigung die Präzision und Vielseitigkeit im Vordergrund. Industrielle Maschinen bieten eine höhere Genauigkeit und können eine breitere Palette von Materialien, wie Metalle und Hochleistungskunststoffe, verarbeiten. Diese Verfahren finden Einsatz in Bereichen, die höchste Anforderungen an Qualität und Leistung stellen.

3D-Druck: Verbraucher- und Hobbyanwendung

Der 3D-Druck hingegen ist vor allem im Consumer-Bereich verbreitet, wo erschwingliche Maschinen verwendet werden, um einfache Prototypen oder DIY-Projekte aus Kunststoffen wie PLA oder ABS herzustellen. Dank sinkender Preise und verbesserter Drucktechnologie wird der 3D-Druck auch in KMUs für Prototyping und Kleinserienfertigung immer relevanter.

Materialien und Anwendungen

Additive Fertigung

In der Additiven Fertigung kommt eine breite Palette an Materialien zum Einsatz, die speziell auf industrielle Anforderungen zugeschnitten sind. Zu den wichtigsten Materialien gehören:

• Metalle: Edelstahl, Titan, Aluminium
• Hochleistungskunststoffe: Polypropylen, TPU 90A (Thermoplastisches Polyurethan mit Shore-Härte 90A), Nylon 11 CF (kohlefaserverstärktes Nylon 11), Nylon 12 GF (glasfaserverstärktes Nylon 12)
• Verbundwerkstoffe: Kohlefaser- und glasfaserverstärkte Materialien, die für besonders robuste und leichte Bauteile eingesetzt werden.

Darüber hinaus stehen eine Vielzahl von Materialien zur Verfügung, die speziell für bestimmte Anforderungen und Normen entwickelt wurden, wie:

• ESD-konforme Materialien: Für Anwendungen, die elektrostatische Entladung verhindern müssen.
• UL94-zertifizierte Materialien: Flammhemmende Materialien, die der UL94-Norm entsprechen.
• Biokompatible Materialien: Für medizinische Anwendungen, insbesondere bei der Herstellung von Implantaten oder Prothesen.

Diese breite Materialauswahl ermöglicht es, Additive Fertigung in anspruchsvollen Bereichen wie der Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie zu nutzen, wo höchste Anforderungen an die Materialbeständigkeit und Präzision gestellt werden.

3D-Druck

Auch im 3D-Druck stehen eine Vielzahl von Materialien zur Verfügung, die sowohl für den Hobby- als auch für den industriellen Einsatz geeignet sind:

• Standardkunststoffe: PLA, PETG, ABS, ASA, PC (Polycarbonat), TPU (Thermoplastisches Polyurethan), PA (Nylon), PET, PPS
• Verbundwerkstoffe: PA-CF (kohlefaserverstärktes Nylon), PETG-CF (kohlefaserverstärktes PETG) und weitere Composite-Materialien
• Resin: Hochpräzise Kunstharze, die insbesondere in der Stereolithografie (SLA) und dem Digital Light Processing (DLP) verwendet werden. Diese bieten außergewöhnliche Oberflächenqualität und Detailtreue und werden häufig für Dentalanwendungen, Schmuckherstellung und hochwertige Prototypen verwendet.

Zusätzlich gibt es speziellere Materialien im 3D-Druck, die auf bestimmte Anforderungen abgestimmt sind:

• Flexible Resins: Für Anwendungen, die flexible und elastische Eigenschaften erfordern.
• Technische Resins: Materialien, die hitzebeständig, robust oder biokompatibel sind.
• Resins mit speziellen optischen Eigenschaften: Für Anwendungen, bei denen Transparenz oder besondere Oberflächeneigenschaften benötigt werden.

Die Vielfalt der verfügbaren Materialien im 3D-Druck ermöglicht es, sowohl einfache Prototypen als auch funktionsfähige Endprodukte in hoher Qualität und mit spezifischen Eigenschaften herzustellen. Dies macht den 3D-Druck zu einer vielseitigen Option für Prototyping, Kleinserienfertigung und zunehmend auch für Serienproduktion.

Kostenfaktoren und Zugänglichkeit

Vergleich zu CNC und Spritzguss

Im Vergleich zu CNC-Fräsen und Spritzguss bieten additive Verfahren erhebliche Vorteile:

• CNC und Spritzguss sind subtraktive Verfahren, bei denen Material entfernt oder in Formen gegossen wird. Diese Methoden sind ideal für die Massenproduktion, jedoch mit hohen Werkzeugkosten verbunden und bieten weniger Flexibilität bei der Formgebung.
• Additive Fertigung und 3D-Druck ermöglichen hingegen die Fertigung komplexer Geometrien ohne teure Werkzeuge und bieten eine hohe Flexibilität bei der Anpassung von Designs. Insbesondere im Prototyping sind sie unschlagbar, da Änderungen schnell und kostengünstig umgesetzt werden können.

Kosten und Zugänglichkeit der Additiven Verfahren

• Additive Fertigung: Die Maschinen sind teurer, bieten aber eine größere Materialauswahl und höhere Präzision. Ideal für hochwertige Anwendungen in der Industrie.
• 3D-Druck: Günstigere Maschinen, besonders im Consumer-Bereich. KMUs können so leicht Zugang zu Prototyping-Möglichkeiten erhalten, ohne hohe Investitionen tätigen zu müssen.

Zukunftsaussichten

Entwicklungen in der Additiven Fertigung

Die Additive Fertigung entwickelt sich ständig weiter. Neue Materialien wie hochfeste Kunststoffe und Metalllegierungen sowie verbesserte Druckverfahren erweitern das Einsatzspektrum. Besonders in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automobilindustrie gibt es großes Potenzial für weiteres Wachstum.

3D-Druck und CNC/Spritzguss im Vergleich

Im Vergleich zu traditionellen Verfahren wie CNC und Spritzguss hat der 3D-Druck einige Vorteile:

• Geringere Kosten bei kleinen Serien: Für Kleinserien und Prototypen ist der 3D-Druck oft wirtschaftlicher.
• Schnellere Markteinführung: Dank des flexiblen Designprozesses können Produkte schneller entwickelt und getestet werden.
• Weniger Materialverschwendung: Da nur das Material verwendet wird, das für das Bauteil benötigt wird, ist der 3D-Druck wesentlich effizienter.

Zukünftig wird der 3D-Druck auch in der Serienfertigung eine zunehmend wichtigere Rolle spielen, da Druckverfahren und Materialien weiter verbessert werden.

Fazit

Additive Fertigung und 3D-Druck bieten immense Vorteile in Bezug auf Flexibilität, Schnelligkeit und Materialeinsparungen. Während die Additive Fertigung primär in industriellen Anwendungen glänzt, ermöglicht der 3D-Druck vor allem im Prototyping und für kleinere Serien eine kostengünstige und schnelle Umsetzung. Beide Technologien ergänzen sich hervorragend und bieten eine sinnvolle Alternative zu traditionellen Fertigungsmethoden wie CNC und Spritzguss, besonders wenn es um komplexe Geometrien und eine schnelle Markteinführung geht.