3D-Druck ist eine fortschrittliche Fertigungstechnologie für komplexe Teile, es kann Teile gleichzeitig Schicht für Schicht erstellen. Dieses Verfahren hat verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichen Herstellungstechniken wie z CNC-Bearbeitung, Spritzguss oder Druckguss. Obwohl der 3D-Druck herkömmliche Methoden nicht ersetzen kann, gibt es viele Anwendungen, mit denen der 3D-Druck eine schnelle Produktion ermöglichen kann hohe Genauigkeit Funktionsmaterialien bilden.
Geschwindigkeit
Der 3D-Druck als additive Fertigungsmethode hat vor allem den Geschwindigkeitsvorteil. Es kann komplexe Teile in Stunden aus einer CAD-Datei herstellen. Dieser Vorteil ist die schnelle Überprüfung und Weiterentwicklung von Designideen. Wie in der Vergangenheit dauert es Tage oder Wochen, um einen Prototyp zu erhalten, die additive Fertigung kann Designern innerhalb weniger Stunden ein reales Modell liefern. Während 3D-Drucker länger brauchen, um Teile zu drucken, bietet die Möglichkeit der Produktion von funktionalen Endteilen in kleinen oder mittleren Stückzahlen eine Zeitersparnis im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungstechniken. Als Spritzgussteil beträgt die Lieferzeit mindestens Wochen.
Fertigung in einem Schritt
Die größte Sorge für jeden Designer ist, wie ein Teil am effektivsten hergestellt werden kann. Bei herkömmlichen Herstellungstechnologien müssen viele Schritte befolgt werden, und die Reihenfolge dieser Schritte wirkt sich auf die endgültige Qualität und Herstellbarkeit des Designs aus.
Für eine kundenspezifische Stahlhalterung beginnen herkömmliche Herstellungsmethoden mit einem CAD-Modell. Sobald das Design bestätigt ist, werden Stahlmaterialien in Profile geeigneter Größe geschnitten, diese Profile dann in Position geklemmt und einzeln verschweißt, um die Halterung zu bilden. Schweißnähte auf eine gute Oberflächengüte polieren, Loch an geeigneter Stelle bohren. Abschließend wird die Halterung sandgestrahlt, grundiert und für ein besseres Aussehen lackiert.
Während süchtig machende Fertigungsmaschinen dies in nur einem Schritt erledigen können, gibt es keine Interaktionsform des Bedieners im Fertigungsprozess. Sobald das CAD-Design fertig ist, müssen wir es nur noch auf die Maschine hochladen und einige Stunden lang in einem Schritt drucken. Es kann die Abhängigkeit von unterschiedlichen Produktionsmethoden verringern und eine bessere Kontrolle der Endprodukte ermöglichen.
Kosten
Die Herstellungskosten können in 3 Kategorien unterteilt werden: Maschinenbetriebskosten, Materialkosten, Arbeitskosten. Der 3D-Druck in der Kleinserienproduktion ist im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsmethoden von erheblicher Konkurrenzfähigkeit. Es ist kostengünstiger als andere alternative Verfahren zur Prototypenherstellung mit Form- und Eignungsnachweis, wie z. B. Spritzgießen. Mit zunehmendem Volumen werden traditionelle Techniken immer kostengünstiger und die hohen Einrichtungskosten werden durch die Produktion größerer Stückzahlen gerechtfertigt.
Betriebskosten der Maschine
Die 3D-Drucktechnologie wird viel Energie verbrauchen, um ein einzelnes Teil herzustellen, aber bei Teilen mit komplexer Geometrie führt sie zu einer höheren Effizienz und Durchlaufzeit. In diesem Prozess haben die Maschinenbetriebskosten den geringsten Anteil an den Gesamtkosten.
Materialkosten
Die Materialkosten variieren erheblich für verschiedene 3D-Drucktechnologien. Filamentspulen für Desktop-FDM-Drucker kosten 1 TP3T25 pro kg, während Harz für den SLA-Druck fast 1 TP3T150 pro Liter kostet. Das Material für die additive Fertigung lässt sich nur schwer quantifizierend mit traditionellen Methoden vergleichen. Die Materialkosten sind der Hauptbeitrag zu den Produktionskosten der Teile.
Arbeitskosten
Der 3D-Druck hat die niedrigsten Arbeitskosten im Herstellungsprozess. Außer nach der Operation besteht die Hauptarbeit des Bedieners darin, einen Knopf am 3D-Drucker zu drücken. Dann folgt die Maschine einem Automotive-Prozess, um die Teileproduktion abzuschließen. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, bei denen hochqualifizierte Maschinisten und Bediener erforderlich sind, sind die Arbeitskosten für den 3D-Druck nahezu Null.
Komplexitätsdesign
Der 3D-Druck unterliegt im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren nahezu keinen Einschränkungen, da die Komponenten Schicht für Schicht hergestellt werden. Designanforderungen wie Entformungswinkel, Hinterschnitte und Werkzeugzugang werden beim 3D-Druckdesign nicht angewendet. Obwohl es einige Einschränkungen bezüglich der Mindestgröße gibt, betreffen die meisten Einschränkungen die Optimierung der Druckausrichtung, die Reduzierung der Support-Abhängigkeit und die Ausfallwahrscheinlichkeit. Dies erhöht die Designfreiheit und ermöglicht die Erstellung komplexer Geometrien.
Anpassung
Der 3D-Druck ermöglicht nicht nur mehr Gestaltungsfreiheit, sondern auch eine vollständige individuelle Gestaltung. Da der aktuelle 3D-Druck immer ein einzelnes Teil auf einmal produziert, ist es der geeignetste Weg für die Einzelfertigung. Dieses Konzept findet breite Anwendung im medizinischen und zahnmedizinischen Bereich, wie z. B. kundenspezifische Prothetik, Implantate und zahnärztliche Hilfsmittel. Die additive Fertigung ermöglicht eine kostengünstige Einzelfertigung von kundenspezifischen Teilen.
Nachhaltigkeit
Beim 3D-Druck wird nur ein geeignetes Materialvolumen zur Herstellung eines Teils verwendet. In den meisten Prozessen können Rohstoffe recycelt und in der nächsten Produktion wiederverwendet werden, sodass nur sehr wenig Materialabfall entsteht. Während subtraktive Fertigungsmethoden wie CNC-Fräsen oder -Drehen eine Menge Material von Rohblöcken entfernen. Dies führt zu einem hohen Volumen an Materialabfall.
Risikominderung
Ein fehlerhafter Prototyp kostet den Konstrukteur Zeit und Geld, eine kleine Änderung der Formen oder Herstellungsmethoden wirkt sich erheblich auf die Endkosten aus. Mit dem 3D-Druck können Prototypen vor teuren Investitionsgeräten wie Formen und Vorrichtungen hergestellt werden. Bauen Sie vor der Massenproduktion Vertrauen auf, um das Design zu überprüfen und das Risiko zu eliminieren.