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Ein 3D-gedrucktes Produkt wird aus Schichten von Materialien gebildet, die aus einem digitalen Modell erstellt werden. Versand und andere logistische Aktivitäten können eliminiert werden, was zu Energieeinsparungen von bis zu 60 Prozent führt. Zudem können Benutzer Artikel mit weniger Ressourcen produzieren. Kosteneinsparungen von bis zu 70% können dem 3D-Druck aufgrund der Prototypenherstellung zugeschrieben werden. Dies steht im Gegensatz zur traditionellen Fertigung, die sehr teuer ist.

Technologievergleich

Der traditionelle Fertigungsprozess umfasst Spritzguss, Formgebung, Bearbeitung, Verformung und Verbindung, was die Kosten des Produkts erhöht. Die traditionelle Methode beinhaltet auch hohe Ausgaben für Fertigung und Versand, was die Endkosten weiter steigert. Der 3D-Druck verwendet Prozesse wie Lasersintern, Binder-Jetting, Stereolithografie, Poly-Jetting und Fused Deposition Modeling/Fused Filament Production, die am meisten digital abhängig sind und daher kostengünstigere Objekte ergeben. Obwohl die anfänglichen Einrichtungskosten höher sind, ist 3D-Druck günstiger geworden als billige Arbeitskräfte in Entwicklungsländern. Außerdem sinken die Kosten für den 3D-Druck weiter, was die Möglichkeit eröffnet, bald 3D-Drucker in jedem Haushalt zu haben. Maßgeschneiderte Produkte kosten genauso viel wie Massenware.

Wie kann additive Fertigung Kosten senken?

Traditionelle Fertigungsmethoden wie Spritzguss erfordern Massenproduktion, um die Gemeinkosten für Werkzeuge, Montage und Produktion auszugleichen. Darüber hinaus hat die additive Fertigung unabhängig von der Größe der Bestellung die gleichen Kosten, sodass diese Methode günstiger ist, wenn es sich um eine kleine Bestellung handelt.

Ein anpassungsfähigeres und individualisierbares System

Da die Kosten für jede zusätzliche Einheit gleich sind, können beliebig viele Änderungen am Produkt vorgenommen werden. Bei der Prototypenentwicklung erstellen Sie ein Prototyp mit 3D-Druck und aktualisieren es, bis es Ihre Zufriedenheit erfüllt. Dies ist ein wichtiger Schritt vor der Massenproduktion. Sie können es auch während des restlichen Fertigungsprozesses verwenden, um einzigartige Stücke zu erstellen, die besser auf Ihre Bedürfnisse, Fortschritte in der Konzeption und Kundenfeedback reagieren können.

Es gibt keine zusätzlichen Kosten im Zusammenhang mit Komplexität

Beim Erstellen komplexer mechanischer Konstruktionen sind Präzision und Fachkenntnis erforderlich, insbesondere beim Zusammenbau komplizierter Teile, was zu einem entsprechenden Preisanstieg mit zunehmender Komplexität führt. Der 3D-Druck hingegen erstellt ein ganzes Objekt in einem Schritt, anstatt Komponenten einzeln zusammenzusetzen. Daher ist Komplexität keine zusätzliche Ausgabe.

Was ist traditionelle Fertigung?

In der traditionellen Fertigung wird Material aus einem Block oder Rohling entfernt, um die endgültige Form mit subtraktiven Technologien zu erhalten.

Traditionelle Fertigungsprozesse umfassen Bearbeitung, Formgebung, Verformung und Verbindung. Es gibt vier Haupttypen traditioneller Fertigungstechnologien für Polymere und Verbundwerkstoffe:

Die Bearbeitung ist die am häufigsten verwendete Methode zur Produktion von Metallen und auch die am häufigsten verwendete Methode für Kunststoffprodukte mit niedrigem und mittlerem Volumen. Obwohl sie die gewünschte Form mit hervorragender Genauigkeit und Präzision liefern kann, neigt sie dazu, Material durch das Entfernen von Spänen zu verschwenden. Die häufigsten Bearbeitungsprozesse sind:

• Drehen
• Bohren
• Fräsen
• Laserschneiden

Seit dem Aufkommen der 5-Achs-CNC-Bearbeitung hat sich die Effizienz dieser subtraktiven Technologie erheblich erhöht. Dennoch sind die Investitionskosten für eine 5-Achs-CNC-Maschine sehr hoch, sodass die meisten Unternehmen mit 3-Achs-CNC-Maschinen oder manuellen Bohrern und Fräsmaschinen ausgestattet sind.

Formgebung ist eine sehr gängige Methode zur Herstellung von thermoplastischen Polymerteilen. Die Technik ist äußerst nützlich für die Massenproduktion von Komponenten, erfordert jedoch die Verwendung einer speziell entwickelten Form. Kunststoffe werden hauptsächlich durch Spritzguss, Kompressions- und Rotationsformung in großen Mengen produziert. Im Allgemeinen werden etwa 80% der langlebigen Kunststoffprodukte, die wir täglich verwenden, durch Spritzguss hergestellt.

Verformung beinhaltet das Pressen von thermoplastischen Platten auf maßgeschneiderte Formen. Da diese Technologie nur zur Herstellung von Teilen mit dünnen Wänden und hohlem Körper verwendet werden kann, ist sie ideal für Prototypen und Verpackungsteile. Eine der am häufigsten verwendeten Verformungstechnologien für Polymere ist das Thermoformen. Um das Endteil zu erstellen, wird ein erhitztes thermoplastisches Blatt über die Oberfläche einer Form gezogen, während der Unterdruck das Blatt nach unten zieht.

Durch Verbindung ist es möglich, komplexe Formen aus einfacheren Komponenten zu konstruieren. Obwohl sie relativ günstig sind, erfordert ihr Verfahrensprozess oft die manuelle Arbeit eines Bedieners, was sie ideal für kleine bis mittlere Produktionsmengen macht. Jedes Fertigungsverfahren hat Vor- und Nachteile. Um ihre Teile herzustellen, verwenden Unternehmen häufig traditionelle Fertigungsmethoden. Die additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, wurde in den letzten Jahrzehnten zur Liste möglicher Produktionstechnologien hinzugefügt und bringt neue Vorteile mit sich.

3D-Druck ist eine kosteneffektive Alternative zur traditionellen Fertigung

Schnelle Prototypenentwicklung

Von einem Design zu einem tatsächlichen Prototyp können Produkte schneller entwickelt werden.

Fertigungsgeschwindigkeit

Die Fertigungsgeschwindigkeit für eine große Anzahl von Endprodukten ist die gleiche wie bei dem vorherigen Vorteil.

Lagerhaltung

Mit traditionellen Fertigungstechnologien ist es schneller und günstiger, zusätzliche Produkte herzustellen, von denen man weiß, dass man sie irgendwann benötigen wird. Beim 3D-Druck müssen nur die verkauften Produkte hergestellt werden, sodass überschüssiger Bestand nicht gelagert werden muss.

3D-Drucker können fast alles produzieren

Egal, ob Sie Schokolade verlangen oder eine Organtransplantation benötigen, Sie haben Glück. Ursprünglich verkauften 3D-Druckunternehmen Kunststoff-Tintenpatronen. Jetzt haben sie Tinte aus Zucker, Schokolade, Sand, Keramik, Metallen und sogar lebenden Zellen, um eine unendliche Anzahl von Kreationen herzustellen.

3D-Drucker sind die Zukunft von Fertigungsunternehmen

3D-Drucker erleichtern die Reduzierung einiger Arbeitsplätze. Nicht nur, dass 3D-Drucker produktiver sind, sie sind auch umweltfreundlicher. Wenn Sie etwas bauen, bleiben normalerweise Reste übrig. 3D-Drucker bauen nur das, was benötigt wird, basierend auf ihrem Wissen über Formen und Designs. Dadurch sind sie wirtschaftlicher und umweltfreundlicher. Ein 3D-Drucker kann auch als produktives Fertigungswerkzeug verwendet werden. Durch den Kauf eines kommerziellen 3D-Druckers können größere Produkte entworfen und höhere Produktionsvolumina erreicht werden.

Was macht 3D-Druck besser als traditionelle Fertigung?

Jede neue Idee auf dem Markt basiert auf Innovation. Unternehmen müssen die Anforderungen eines neuen Designs und die Grenzen verstehen, die beim Evaluierungsprozess für die Produktentwicklung festgelegt werden sollten. Nachdem das Konzept entwickelt wurde, besteht der nächste Schritt darin, die verfügbaren Fertigungsoptionen zu bewerten, um den besten Lieferanten für das neue Produkt zu finden. Aber wie wählt man die beste Fertigungstechnologie aus? Was sind die Verarbeitungsmethoden für Hochleistungs-Polymere und -Verbundwerkstoffe?

Bevor wir einige traditionelle Fertigungstechnologien betrachten, lassen Sie uns die Unterschiede zwischen traditioneller Fertigung und 3D-Druck betrachten. Die folgende Tabelle zeigt die Hauptunterschiede zwischen den beiden Technologiefamilien.

Wie ist 3D-Druck der traditionellen Fertigung überlegen?

Wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt sind, ist 3D-Druck ein ideales Fertigungsverfahren für die schnelle Produktion von Teilen:

• Produktion von Kleinserien;
• Kurze Lieferzeiten;
• Abgelegene Standorte;
• Bei traditioneller Fertigung steigen die Kosten mit der Komplexität;
• Reduzierung der Lagerbestände, digitales Lager.

Innovative Unternehmen nutzen 3D-Druck, um die Markteinführungszeit zu verkürzen, indem sie die Prototypenentwicklung beschleunigen und so die mit der Produktentwicklung verbundenen Kosten senken.

Egal, ob Sie ein 3D-Druckgeschäft oder eine Druckfarm betreiben oder sogar planen, eines zu starten, ist es unerlässlich, die Betriebskosten des Unternehmens zu kennen. Offensichtlich ist der Kostenfaktor für die Herstellung jedes gedruckten Teils ein wichtiger Aspekt für jedes Unternehmen, das sich mit 3D-Druck beschäftigt. Auch für Hobbyisten kann es hilfreich sein, sich über die Kosten im Klaren zu sein, bevor sie ein großes Druckprojekt starten.

Die Preisgestaltung von 3D-Drucken scheint der schwierigste Aspekt zu sein, dem Menschen gegenüberstehen. Es ist entscheidend, jede Aufgabe systematisch anzugehen, damit Sie Ihre Kunden fair berechnen können, während Sie gleichzeitig genügend Gewinn erzielen, um Ihre Bemühungen zu rechtfertigen.

In diesem Artikel werden wir erläutern, wie Sie Ihre 3D-Druckprojekte preislich bewerten können.

Wie viel kostet es an Strom, einen 3D-Drucker zu betreiben?

Ein 3D-Drucker, der 30A bei 12V verwendet, verbraucht maximal 360 Watt (Leistung = Strom x Spannung). Ein Drucker mit einer beheizten Druckplatte von 205 Grad Celsius und einem beheizten Bett von 60 Grad Celsius benötigt 70 Watt pro Stunde, was 0,7 kWh für einen 10-Stunden-Druck entspricht. Typische 3D-Drucker laufen acht Stunden oder länger pro Tag. FDM-Filamentdrucker laufen 2-3 Tage, was bedeutet, dass der Drucker kontinuierlich mehr als 24 Stunden läuft. Der durchschnittliche 3D-Drucker verbraucht 50 Watt pro Stunde. Aufgrund der kontinuierlichen Natur des FDM-Drucks wird viel Energie verbraucht. Dies kann zu einer hohen Stromrechnung führen. Andere Drucker benötigen 120 Volt Strom, um ihre Druckbetten zu erwärmen. Daher ist eine Stromversorgung von 600 Watt pro Stunde erforderlich, um das Bett aufzuheizen und zu erreichen.

Arbeitskosten

Zu Beginn müssen Sie den Wert Ihrer Zeit bestimmen. Abhängig von Ihrem Fähigkeitsgrad kann dies von 10 bis 50 $ (oder mehr!) reichen. Darüber hinaus sollten Sie Angebot und Nachfrage berücksichtigen und sehen, was andere in Ihrer Branche berechnen. Es kann schwierig sein, mehr als 20 $/Stunde zu berechnen, es sei denn, Sie können dies rechtfertigen.

Druckergebühren

Aufgrund der langsamen Natur des 3D-Drucks haben selbst kleine Änderungen des Stundensatzes Ihres Druckers einen erheblichen Einfluss auf Ihr Angebot. Viele Menschen sind überrascht, wie niedrig diese Zahl normalerweise ist. Zum Beispiel ist es nicht ungewöhnlich, Ihre Drucker mit 3 $ pro Stunde zu berechnen. Ich empfehle, diesen Punkt am Ende auszufüllen und dann zu beobachten, wie sich dies auf den Endpreis des Teils auswirkt, während Sie ihn anpassen. Mit diesem Ansatz können Sie sicherstellen, dass Ihre Preise mit dem übereinstimmen, was ein Kunde möglicherweise bereit ist zu zahlen.

Designzeit

Wann immer Sie Designarbeit für ein Projekt leisten, sollten Sie berechnen, wie lange es dauern wird, das gesamte 3D-Modell zu erstellen. Sie könnten dies anfangs schwierig finden, aber mit der Übung werden Sie geschickter darin, Designschätzungen vorzunehmen. Mit wachsendem Portfolio können Sie tatsächliche Informationen aus früheren Arbeiten verwenden, um fundierte Schätzungen auf Basis Ihres aktuellen Wissens vorzunehmen. Ihre Preisgestaltung wird wettbewerbsfähiger, je erfahrener Sie im 3D-Design werden.

Slicing (Programmierungs-)Zeit

Es ist wichtig, die Zeit zu berücksichtigen, die benötigt wird, um Ihr Modell in Ihren Slicer zu importieren und die Einstellungen anzupassen, unabhängig davon, ob Sie das Modell entworfen oder von einem Kunden erhalten haben. Geben Sie sich genügend Programmierzeit, um sicherzustellen, dass Sie einen qualitativ hochwertigen Druck erstellen, den der Kunde schätzen wird. Wenn Ihre Drucker bewährte Profile haben, kann dies weniger als 10 Minuten dauern. Komplexere Modelle können Stunden in Anspruch nehmen, in denen verschiedene Einstellungen angepasst werden.

Druckzeit

Für die Terminplanung und um Ihren Kunden über die Lieferzeiten zu informieren, ist es unerlässlich, die Druckzeit genau zu schätzen. Es gibt nichts, was einen Kunden unglücklicher macht, als zu erfahren, dass seine Teile eine Woche länger dauern als versprochen. Wenn Ihr Kunde Ihnen im Voraus eine Datei zur Verfügung stellt, können Sie diese in Ihren Slicer einfügen und schnell eine Schätzung erhalten. Sie können basierend auf ähnlichen Projekten, an denen Sie in der Vergangenheit gearbeitet haben, schätzen, wenn Sie keinen Zugang zur Datei haben. Für die genaueste Schätzung können Sie auch Dateifreigabeseiten und ähnliche Artikel verwenden, die andere für Sie erstellt haben.

Nachbearbeitungszeit

Oft ist Ihr Projekt noch nicht abgeschlossen, selbst wenn Ihr Drucker fertig ist. Es ist nicht immer notwendig, alle Stützen zu entfernen, während Sie manchmal stundenlang malen und schleifen müssen. Jedes Projekt wird sich in dieser Hinsicht unterscheiden, aber es ist wichtig, diesen Schritt im Auge zu behalten. Es ist ein häufiger Fehler, diesen Teil nicht in Ihr Angebot aufzunehmen, da dies Ihre Zeit abwertet.

Kosten der Nachbearbeitung von Teilen

Nachdem ein Drucker ein Teil fertiggestellt hat, fallen Kosten für die Nachbearbeitung an. In den meisten Fällen müssen Sie das Teil abkühlen lassen und dann mit einem Spachtel von der Druckoberfläche entfernen. Falls Markierungen durch Stützen oder eine Stützkonstruktion hinterlassen wurden, müssen diese sorgfältig entfernt werden.

Die beste Oberfläche kann auch durch Verwendung einer Feile, eines Messers zum Entfernen verbleibender Kunststoffteile und von Unvollkommenheiten erreicht werden. Darüber hinaus ist es möglich, das Teil mit fortgeschritteneren Techniken wie Schleifen, Malen, Epoxidharzüberzug, Kleben usw. nachzubearbeiten. Die Möglichkeiten der Nachbearbeitung sind endlos, aber alle erfordern viel Zeit von der verantwortlichen Person.

Sonstige Kosten

Alle Informationen, die in keine andere Kategorie passen, werden hier zusammengefasst. Eine Vielzahl von Befestigern oder Wärme-Einsätzen könnte im Projekt verwendet werden. Obwohl einige Projekte keine endgültigen Nacharbeiten benötigen, hilft es, dies im Hinterkopf zu behalten, um wichtige Elemente nicht zu vergessen.

Stündliche Druckkosten

Die stündlichen Druckkosten sind einer der wichtigsten Faktoren bei der Schätzung der Kosten für 3D-Druck. Zu diesen Kosten gehören alle Kosten, die proportional zur Anzahl der Stunden sind, die die Maschine unser Teil druckt. Dies umfasst:

Abschreibungskosten der Maschine. Zur Berechnung der Nutzungskosten von Geräten wird häufig die Abschreibung oder Abnutzung verwendet, wobei davon ausgegangen wird, dass wir das Gerät durch Nutzung abnutzen oder verbrauchen. Eine andere Möglichkeit, die Abschreibung zu betrachten, besteht darin, die Gesamtkosten des Geräts durch die Anzahl der Teile zu teilen, die wir damit herstellen werden, sodass wir es nach einiger Zeit „abgeschrieben“ haben. Zur Berechnung der Abschreibung teilen Sie den Preis des Druckers durch die Anzahl der Stunden, die er genutzt wird, bis er abgeschrieben ist.

Stromkosten. Besitzer von 3D-Druckern sorgen sich oft um den Energieverbrauch ihrer Drucker, jedoch ist Strom tatsächlich einer der günstigsten Faktoren bei der Berechnung der Kosten für den 3D-Druck. Basierend auf unseren Berechnungen (der kWh bei 0,15 € und ein Drucker, der 500 W verbraucht) beträgt der Preis nur 8 Cent pro Stunde.

Betriebskosten. Dies sind die Kosten für die Überwachung des Drucks. Dies ist nicht relevant für ein Unternehmen, das sich nicht ausschließlich dem 3D-Druck widmet, da die Drucker autark arbeiten und ohne ständige Überwachung drucken können. Der bedeutendste Kostenfaktor ist jedoch die Arbeitskraft, da wir einen einzigen Mitarbeiter ständig zur Verfügung haben, der alle Drucker einrichtet, herausnimmt, wartet und überwacht.

Wartungskosten

Es wird manchmal übersehen, dass die Wartung ein wichtiger Bestandteil des Betriebs von 3D-Druckern ist. Als mechanisches System erfordern Drucker regelmäßige Wartung, ähnlich wie Autos und CNC-Maschinen.

Häufig müssen bewegliche Maschinenteile gereinigt und geschmiert werden, Komponenten wie die Druckoberfläche oder der Extruder müssen erneuert oder beschädigte Komponenten ersetzt werden. Der Drucker kann von der verantwortlichen Person oder vom Hersteller gewartet werden, der Wartungs- und Garantiepläne anbietet.

Fehlerkosten

Egal wie gut Ihr 3D-Drucker ist, Sie müssen Teile gelegentlich aufgrund von Druckfehlern, Verstopfungen, Laminierungsfehlern oder Filamentmangel wegwerfen…

Drucker haben sich erheblich weiterentwickelt und werden zuverlässiger und einfacher zu bedienen, aber es wird immer eine Fehlerquote beim Drucken geben, insbesondere wenn nicht genügend Zeit für die Wartung aufgewendet wird. Auch die Laminierung trägt zu vielen Fehlern bei. Normalerweise entscheiden wir über die optimale Druckausrichtung, wenn wir ein Teil sehen, und drucken es dann. Einige Details werden mit dieser Ausrichtung oder den von uns ausgewählten Laminierungsparametern nicht richtig gedruckt, daher müssen wir den Druck mit einer anderen Konfiguration wiederholen.

Schulungskosten

Schulung ist ein weiterer oft übersehener Kostenfaktor, der jedoch sehr wichtig ist, wenn wir die Vorteile des 3D-Drucks in unserem Unternehmen maximieren wollen.

In einer idealen Welt sollten Mitarbeiter geschult werden, wie sie die Technologie nutzen können, von der Designphase für den 3D-Druck bis hin zur Maschinenbedienung und Wartung. Es gibt viele Unternehmen und Trainer, die Online- und Präsenzkurse anbieten, und immer mehr Druckerhersteller bieten Einführungskurse beim Kauf der Maschine an.

Zusätzlicher Gewinnanteil

Was normalerweise die letzte Phase bei der Berechnung des Preises eines 3D-Drucks ist, besteht darin, einen bestimmten Prozentsatz auf die Kosten des Materials, der Druckzeit und der manuellen Arbeit zu addieren. Zum Beispiel, wenn die Kosten für Material, Druckzeit und manuelle Arbeit 20 $ betragen und Ihr Aufschlagprozentsatz 10 % beträgt, würde der Gesamtpreis eines Drucks 22 $ betragen.

Wie berechnet man die Materialkosten für 3D-Druck?

Beim 3D-Druck sind die Materialkosten ein wesentlicher wiederkehrender Kostenfaktor. In großem Maße bestimmt die Qualität des Druckmaterials, wie gut das 3D-Modell gelingt. Lassen Sie uns einige der beliebtesten Druckmaterialien betrachten.

Kosten für FDM-Druckmaterialien

FDM-Drucker verwenden thermoplastische Filamente. Beim Drucken werden die Filamente basierend auf ihrer Festigkeit, Flexibilität und den Bedingungen ausgewählt. Der Preis dieser Filamente hängt von der Qualität des Filaments ab.

Die beliebtesten Filamente sind PLA, ABS und PETG. Diese werden von den meisten FDM-Hobbyisten aufgrund ihres niedrigen Preises (etwa 20 bis 25 Dollar pro Spule) verwendet. Es sind mehrere Farboptionen erhältlich. PLA ist eines der am einfachsten zu druckenden Filamente, kann jedoch den Nachteil haben, für einige Anwendungen zu spröde oder schwach zu sein. Teile können durch Einstellungen wie Füllungsdichte, Anzahl der Randwände oder sogar Drucktemperatur verstärkt werden. Wenn dies nicht genug Festigkeit bietet, können stärkere Materialien verwendet werden. Es sind auch spezielle Filamente wie Holz-, Leucht- oder Amphora-Filamente, flexible Filamente (TPU, TCU) usw. erhältlich. Diese Filamente werden für spezielle Projekte verwendet, die diese Materialien erfordern, weshalb ihre Preise über dem Durchschnitt liegen. Zudem gibt es hochwertige Filamente wie Metall-infused, Faser- und PEEK-Filamente. Diese sind teuer und werden in Situationen eingesetzt, in denen die Qualität und Festigkeit des Materials entscheidend sind. Die Preise reichen von 30 bis 400 Dollar pro Kilogramm.

Kosten für SLA-Druckmaterialien

SLA-Drucker verwenden photopolymere Harze als Druckmaterial. Harz ist ein Flüssigpolymer, das bei UV-Licht aushärtet. Es gibt viele Arten von Harzen, von Standard-Einsteigerharzen bis hin zu Hochleistungs- und sogar Zahnmedizinharzen, die von Fachleuten verwendet werden. Einige der beliebtesten Harze auf dem Markt sind Anycubic Eco Resin und Elegoo Water Washable Resin. Diese Harze ermöglichen eine schnelle Aushärtung des Materials, was schnelleren Druck ermöglicht. Der Käufer kann auch aus einer Vielzahl von Farben wählen. Die Preise reichen von 30 bis 50 Dollar pro Liter. Es gibt auch Harze für spezielle Anwendungen wie dentalen 3D-Druck und Keramik. Die Harze können verwendet werden, um alles von Zahnkronen bis hin zu metall-infused 3D-Teilen zu drucken. Die Kosten dieser Harze können von 100 bis 400 Dollar pro Liter reichen.

Kosten für SLS-Druckmaterialien

SLS-Drucker verwenden Pulvermedien. Standarddruckpulver für einen SLS-Drucker ist PA12-Nylon, das zwischen 100 und 200 Dollar pro kg kostet. Die Kosten für Pulver können je nach Metalltyp bis zu 700 Dollar pro kg für metallische SLS-Drucker betragen.

Wie viel kosten 3D-Druck-Verbrauchsmaterialien?

Strom, Wartungskosten usw. tragen ebenfalls zum Preis des 3D-Modells bei. Die Kosten werden durch die Größe des Druckers, die Druckfrequenz und die durchschnittliche Betriebszeit bestimmt. Hier sind einige Verbrauchsmaterialien für diese Drucker.

Kosten für FDM-Verbrauchsteile

FDM-Drucker enthalten viele bewegliche Teile, daher müssen viele Teile regelmäßig ausgetauscht und gewartet werden, um das ordnungsgemäße Funktionieren der Maschinen zu gewährleisten. Eines dieser Teile ist das Druckbett.

Das Druckbett ist der Ort, an dem das Modell montiert wird. Um sicherzustellen, dass das Modell während des Drucks gut am Druckbett haftet, wird das Bett mit einem Kleber bedeckt. Dieser Kleber kann Druckerband oder ein spezielles Band namens Kapton-Band sein.

Die durchschnittlichen Kosten für das Druckerband liegen bei 10 Dollar. Viele Leute verwenden Klebestifte für eine gute Haftung am Bett.

Stattdessen können Sie eine Flexible Magnetische Oberfläche wählen, die eine hervorragende Haftung bietet, ohne zusätzliche Substanzen zu benötigen. Als ich meine zum ersten Mal bekam, war ich überrascht, wie effektiv sie im Vergleich zum Standardbett war.

Ein weiteres Teil, das regelmäßig gewartet werden muss, ist die Düse. Aufgrund der extremen Hitze, der sie ausgesetzt ist, muss die Düse alle 3 bis 6 Monate ausgetauscht werden, um eine schlechte Druckqualität und Fehlermeldungen zu vermeiden.

Ein weiteres Teil ist der Timing-Riemen. Dies ist ein wichtiges Teil, das den Druckkopf antreibt, daher ist es notwendig, ihn zu aktualisieren und auszutauschen, um Genauigkeitsverluste zu vermeiden. Der durchschnittliche Preis für einen neuen Riemen beträgt 10 Dollar, obwohl er nicht oft gewechselt werden muss.

Kosten für SLA-Verbrauchsteile

Für SLA-Drucker beinhaltet die Wartung oft das Reinigen der Lichtquellen mit einer Alkohollösung, um Schmutzansammlungen zu vermeiden, die die Lichtqualität verringern können. Dennoch müssen einige Teile regelmäßig überprüft oder ausgetauscht werden.

FEP-Folie ist eine davon. Die FEP-Folie ist eine antihaftbeschichtete Folie, die es ermöglicht, dass das UV-Licht das flüssige Harz aushärtet, ohne dass es am Tank haftet. Die FEP-Folie muss ersetzt werden, wenn sie gebogen oder deformiert ist. Der Preis für ein Paket FEP-Folien liegt bei 20 Dollar.

Das LCD-Display des Druckers muss ebenfalls ersetzt werden, da die intensive Hitze- und UV-Strahlung es mit der Zeit beschädigt. Die empfohlene Zeit für den Austausch des Displays liegt bei etwa 200 Arbeitsstunden.

Mit den neuen Veröffentlichungen und Entwicklungen von 3D-Druckern gibt es nun das neue monochrome LCD, das tatsächlich etwa 2.000 Stunden halten kann, ohne ersetzt zu werden. Deshalb ist es manchmal eine gute Idee, in 3D-Drucker mit etwas höherem Budget zu investieren.

Kosten für SLS-Verbrauchsteile

SLS-Drucker sind komplexe, teure Maschinen mit leistungsstarken Teilen wie Lasern. Die Wartung dieser Maschinen wird am besten von qualifizierten Fachleuten durchgeführt, was sehr teuer sein kann.

Um die Drucker in einwandfreiem Zustand zu halten, sollten regelmäßige präventive Wartungsmaßnahmen wie Reinigung, Schmierung und Kalibrierung durchgeführt werden. Dies kann die Arbeitskosten erhöhen.

Meine eigene Erfahrung zeigt, dass selbst das Troubleshooting viel Zeit in Anspruch nehmen kann, wenn etwas schiefgeht oder wenn Sie etwas aktualisieren, ohne einem Tutorial genau zu folgen.

Wie viel kostet ein 3D-Drucker?

Die Kosten für den 3D-Druck werden weitgehend durch die Anschaffungskosten des 3D-Druckers bestimmt.

Lassen Sie uns die Kosten einiger der beliebtesten Drucktechnologien in verschiedenen Preiskategorien betrachten.

FDM 3D-Drucker

FDM-Drucker sind aufgrund ihrer niedrigen Kosten sehr beliebt. Budget-Modelle wie der Ender 3 V2 beginnen bei 270 Dollar. Dieser relativ niedrige Preis macht ihn bei Amateuren, Studenten und sogar Fachleuten im 3D-Druck beliebt.

Budget-FDM-Drucker bieten für den Preis eine gute Druckqualität, aber für professionellere Drucke sollten Sie auf einen teureren Desktop-Drucker upgraden. Die Prusa MK3S ist einer davon.

Mit einem Preis von 1.000 Dollar liegt sie im Bereich zwischen Kosten und Leistung und bietet ein höheres Druckvolumen und eine hervorragende, professionelle Druckqualität zu einem vernünftigen Preis.

Großvolumige FDM-Drucker für den industriellen Einsatz wie der BigRep ONE V3 von Studio G2 sind erhältlich, aber der Preis von 63.000 Dollar wird ihn sicherlich für die meisten Verbraucher unerschwinglich machen.

Er hat ein Bauvolumen von 1005 x 1005 x 1005 mm und wiegt etwa 460 kg. Dies ist natürlich nicht der übliche 3D-Drucker, verglichen mit dem Standard-Bauvolumen von 220 x 220 x 250 mm.

SLA- und DLP-3D-Drucker

Harzbasierte Drucker wie SLA und DLP werden von Menschen verwendet, die eine etwas bessere Druckqualität und Geschwindigkeit als die FDM-Drucker bieten möchten.

Günstige SLA-Drucker wie der Anycubic Photon Zero oder der Phrozen Sonic Mini 4K sind im Bereich von 150 bis 200 Dollar erhältlich. Diese Drucker sind einfache Maschinen, die für Anfänger gedacht sind.

Für Profis sind Tischgeräte wie die Peopoly Phenom für den stolzen Preis von 2.000 Dollar erhältlich.

Ein weiterer respektabler SLA-3D-Drucker ist der Anycubic Photon Mono X, mit einem Bauvolumen von 192 x 112 x 245 mm, zu einem Preis von unter 1.000 Dollar.

Drucker wie dieser werden verwendet, um fein detaillierte Großdrucke zu erstellen, die Budget-Modelle nicht bewältigen können.

SLS 3D-Drucker

SLS-Drucker sind die teuersten auf dieser Liste. Sie kosten mehr als der durchschnittliche 3D-Drucker, wobei Einstiegsmodelle wie der Formlabs Fuse für 5.000 Dollar erhältlich sind. Diese teuren Einheiten können möglicherweise nicht einmal mit den Anforderungen des industriellen Drucks Schritt halten. Großformatige Modelle wie der Sintratec S2 sind dafür ideal und kosten etwa 30.000 Dollar.

Ist 3D-Druck billig oder teuer? Ist 3D-Druck kostengünstig?

Ist 3D-Druck kostengünstig?

Das Hobby des 3D-Drucks ist nicht mehr teuer oder Nische. In den letzten zehn Jahren haben Fortschritte in der additiven Fertigung die Kosten für 3D-Druck erheblich gesenkt. Für etwa 200 Dollar können Sie einen günstigen Budget-3D-Drucker erhalten.

Die Kosten für 3D-Druck werden durch die Größe, Komplexität und den Zweck des Modells bestimmt, sobald Sie einen 3D-Drucker haben. In vielen Fällen bestimmen diese Faktoren den Typ des Druckers, die Drucktechnologie und die zu verwendenden Materialien.

Auch wenn große 3D-Drucker ideal für große Drucke sind, können Sie Modelle tatsächlich trennen, auf der Bauplatte anordnen und dann zusammenkleben.

Unter den 3D-Drucker-Hobbyisten, insbesondere für Charaktermodelle und Figuren, ist dies eine ziemlich gängige Praxis.

Am unteren Ende des Spektrums finden sich Technologien wie FDM und SLA-Resindrucker. Aufgrund ihrer relativen Erschwinglichkeit und Einfachheit sind diese Drucker bei Anfängern sehr beliebt. Sie werden in der Regel für ästhetische Zwecke und nicht für funktionale Zwecke verwendet.

Diese Budget-Modelle können eine ziemlich gute Druckqualität liefern. Die NASA hat sogar diese Drucker verwendet, um funktionale Modelle an Bord von Raumschiffen für Astronauten zu erstellen. Die Qualität kann jedoch nur so hoch sein.

Wenn Sie eine bessere Qualität wünschen, müssen Sie wahrscheinlich Ihren Drucker aufrüsten.

Für industrielle und funktionale Anwendungen sind bessere Materialien und höhere Präzision erforderlich. Auf diesem Niveau werden hochwertige Drucker wie die SLS verwendet. Diese Drucker liefern hochqualitative Drucke mit großer Genauigkeit und Präzision.

Ihre Preise liegen in der Regel außerhalb der Reichweite des durchschnittlichen Verbrauchers.

In den richtigen industriellen Anwendungen ist FDM-Druck definitiv nützlich, sogar für das Aufbringen von Beton beim Bau von Häusern.

Verbrauchsmaterialien tragen ebenfalls zu den Kosten von 3D-Modellen bei. Wiederkehrende Kosten umfassen Druckmaterialien, Upgrades, Ersatzteile, Strom und Fertigungskosten wie Sprühbeschichtungen oder Schleifpapier.

Verbrauchsmaterialien für hochentwickelte Drucktechnologien kosten mehr als die für ihre Budget-Äquivalente.

Für Hobbyisten, die Modelle zu Hause drucken, wird ein Budget-Desktop-3D-Drucker wahrscheinlich ausreichend sein.

Ihre Druckmaterialien sind günstig, sie erfordern nur eine minimale Menge an Verbrauchsmaterialien wie Strom und sind sehr einfach zu bedienen.

Die Preise niedrig zu halten erfordert, einen hochwertigen 3D-Drucker zu bekommen, der möglicherweise etwas mehr kostet als diese sehr günstigen Optionen.

Ist 3D-Druck kosteneffektiv für die Herstellung von Dingen?

Das Herstellen von Objekten mit 3D-Druck ist kosteneffektiv. Übliche Modelle oder Objekte können leicht hergestellt und mit einem 3D-Drucker angepasst werden. Dies hilft folglich, die Kosten dieser Objekte zu senken und die Lieferkette zu optimieren. Sie sind besonders kosteneffektiv, wenn sie mit CAD-Kenntnissen kombiniert werden.

Allerdings skaliert der 3D-Druck nicht gut. Derzeit ist der 3D-Druck nur im Vergleich zu traditionellen Methoden kosteneffektiv, wenn es um die Herstellung kleiner Objekte in kleinen Chargen geht, aufgrund der aktuellen technologischen Einschränkungen.

Die Kosteneffizienz des 3D-Drucks nimmt ab, wenn die Modelle in Größe und Menge zunehmen.

In Bezug auf 3D-Druck und seine Auswirkungen auf Branchen ist es sehr interessant, wie er den Markt für Hörgeräte übernommen hat.

Für spezialisierte Objekte, die für jede Person individuell angepasst werden können, ist 3D-Druck perfekt. Mehr als 90 % der heute hergestellten Hörgeräte werden mit 3D-Druckern hergestellt, seit der 3D-Druck in die Hörgeräteindustrie eingeführt wurde.

Die Prothetikbranche hat ebenfalls große Fortschritte gemacht, insbesondere für Kinder und Tiere.

Je nach Branche kann 3D-Druck eine sehr kosteneffektive und schnelle Methode zur Herstellung vieler Objekte sein. Mit dem Fortschritt in der 3D-Scantechnologie und Software wird der Prozess der Erstellung von Designs immer einfacher.

Mit Hunderten von Industrie-3D-Druckern für Geschäfts- und Fertigungszwecke ist es nicht einfach, die beste Lösung für Ihre Bedürfnisse zu finden. Ob Sie nun Ihren ersten Drucker oder Ihren zehnten kaufen, die Bewertung der neuesten Technologie und der neueste Unternehmen kann eine Herausforderung sein.

Ihr erster Schritt sollte sein, Ihre Bedürfnisse zu verstehen, dann sich über 3D-Drucktechnologie zu informieren und schließlich Ihre Suche auf Hersteller einzugrenzen. Darüber hinaus müssen Sie Musterdrucke anfordern und bewerten, die Faktoren verstehen, die zu den Kosten beitragen, und dann einen Business Case für das obere Management erstellen.

Planen Sie den Kauf Ihres 3D-Druckers auf Basis eines Business Cases

Finden Sie heraus, warum Sie einen Drucker möchten, bevor Sie entscheiden, welchen Sie kaufen. Welche geschäftlichen Bedürfnisse wird der 3D-Druck ansprechen, welche strategischen Ziele wird der 3D-Druck Ihrem Unternehmen helfen zu erreichen oder welche neuen Möglichkeiten wird der 3D-Druck Ihrem Unternehmen bieten? Verknüpfen Sie diese Bedürfnisse mit dem gesamten strategischen Plan Ihres Unternehmens und detaillieren Sie sie in einem 3D-Druckvorschlag, der darauf abzielt, die Aufmerksamkeit des Managements zu erlangen. Berücksichtigen Sie diese Fragen, wenn Sie Ihre Ziele für den Druckerkauf festlegen.

Möchten Sie einen 3D-Drucker kaufen, um:

• die Prototyping- oder Werkzeugkosten zu senken?
• Prototypeniterationen oder Produktionsdrucke schneller zu machen?
• Ersatzteile vor Ort bei Bedarf herzustellen?
• Ihre allgemeine Produktionseffizienz zu verbessern?
• einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen, indem neue Produkte schneller auf den Markt kommen?
• einzigartige Teile zu drucken, die auf keine andere Weise hergestellt werden können?
• Materialkosten oder Abfall zu reduzieren?
• die Entwicklung Ihres geistigen Eigentums intern zu halten?
• maßgeschneiderte Produkte für Kunden anzubieten (wie im Gesundheitswesen oder Konsumgüterbereich)?

Um Ihre Auswahlkriterien für Drucker festzulegen, müssen Sie bestimmen, welche geschäftlichen Bedürfnisse Ihr Drucker erfüllen wird. Auf dem Weg können Sie Drucker und Materialien entdecken, die Ihnen bei Problemen helfen, von denen Sie nicht wussten, dass Sie sie hatten, und neue Möglichkeiten eröffnen, die Sie sich nicht vorgestellt haben.

So nutzen Unternehmen heute den 3D-Druck

Es ist nützlich, Unternehmen zu finden, die vor den gleichen Herausforderungen beim Druckerkauf standen wie Sie, um Ihre Bedürfnisse besser zu definieren. Fallstudien sind eine hervorragende Möglichkeit, zu erfahren, wie ähnliche Unternehmen Kaufentscheidungen getroffen haben. Sie finden Fallstudien auf den Websites der Hersteller, obwohl sie etwas voreingenommen sein können.

Engagieren Sie einen Berater, der Ihnen beim 3D-Druck hilft

Der Prozess muss nicht nur von Ihnen durchgeführt werden. Neben Druckerhändlern stehen Ihnen auch 3D-Druckberater zur Verfügung, um Sie durch den Prozess der Bewertung Ihrer Bedürfnisse und der Bewertung Ihrer Optionen zu führen.

Viele Druckerhersteller haben Beratungsunternehmen gegründet, wie beispielsweise Additive Minds 3D Printing Consulting von EOS und AddWorks von GE. Auch die üblichen Verdächtigen in der Unternehmensberatung wie Deloitte, PwC und EY bieten Experten für additive Fertigung sowie nützliche Branchenforschung und -gipfel an.

Es gibt auch eine Reihe kleinerer, unabhängiger Beratungsfirmen, die auf bestimmte Sektoren (wie Gesundheitswesen und Automobilindustrie) oder Anwendungen (wie Prototypen, Metallersatzteile usw.) spezialisiert sind, die im Bereich der additiven Fertigung liegen.

Was Sie vor dem Kauf eines 3D-Druckers wissen sollten

Im Laufe der Jahre haben sich 3D-Drucktechnologie, Materialien und Software kontinuierlich weiterentwickelt. Auch wenn Sie über fundiertes Grundwissen verfügen, bleiben Sie auf dem Laufenden.

Arten von 3D-Druckern

Vielleicht wissen Sie noch nicht, welche Art von Drucker für Sie geeignet ist, daher sollten Sie sich mit verschiedenen 3D-Drucktechnologien vertraut machen.

Arten von Materialien

Es gibt eine riesige Palette an Materialien, die Sie im 3D-Druck verwenden können, von Titan bis Papier und alles dazwischen. Sehen Sie sich diese Artikel an, um zu erfahren, was am häufigsten in welchen Materialien gedruckt wird. Sie sollten sich auch mit den allgemeinen Kosten der Materialien vertraut machen, die stark variieren können, und ob Sie einen Drucker möchten, der mit Materialien von Drittanbietern oder nur mit solchen des Herstellers druckt.

Arten von Software für digitales Design und Druck

Auch wenn Sie möglicherweise bereits mit der Palette von Software für digitales Design vertraut sind, von AutoCAD bis SolidWorks, hat der 3D-Druck einige spezielle Anwendungen und Dateiformate, die Sie beherrschen sollten, um das Beste aus Ihren Drucken herauszuholen.

Die wichtigsten Marken für professionelle und industrielle 3D-Drucker

Es gibt keine klare Unterscheidung mehr zwischen einem 3D-Drucker für Verbraucher und einem, der in einem Geschäfts- oder Fertigungsumfeld verwendet wird. Viele bei Verbrauchern beliebte Druckerhersteller, darunter Ultimaker und Formlabs, haben sich auf den professionellen Markt verlagert, während sie ihre Benutzerfreundlichkeit beibehalten. Fortschritte in der Technologie haben auch ermöglicht, dass leistungsstarke Drucker weniger Platz benötigen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie flexibel bleiben sollten.

In einigen Branchenberichten wird alles unter 5.000 Dollar nicht als „industrielle“ Maschine betrachtet, aber das kann irreführend sein. Die Verwendung von Begriffen wie industriell oder professionell spiegelt nicht unbedingt die Branchenstandards, Fähigkeiten oder Ausstattungsmerkmale wider, daher können Sie skeptisch gegenüber deren Anwendungen sein.

Wenn Sie Ihre Druckerauswahl anhand detaillierter Kriterien eingrenzen, werden Sie wahrscheinlich eine breite Palette von Druckerpreisen von einer langen Liste von Herstellern finden.

So fordern Sie einen zuverlässigen Muster-Druck an

Möglicherweise können Sie eine große industrielle Maschine nicht in Aktion sehen, ohne den Hersteller, einen Kunden oder eine Messe zu besuchen, aber Sie können immer Muster-Drucke anfordern.

Bitten Sie die Hersteller, ein Muster eines Teils zu drucken, das Ihre typischen Druckbedürfnisse repräsentiert, und wehren Sie sich gegen Hersteller, die versuchen, Ihren Muster-Druck zu diktieren. Stellen Sie sicher, dass Sie ein Druckmuster anfordern, das die Komplexität und das Material der Teile genau widerspiegelt, die Sie drucken möchten. Beim Vergleich verschiedener Modelle desselben Herstellers sollten Sie von beiden Maschinen dasselbe Druckmuster anfordern (wenn möglich).

Sie sind startklar, wenn Sie bereits ein CAD-Modell Ihres Teils haben. Möglicherweise müssen Sie ein Industriedesignunternehmen beauftragen, um Ihr Teil zu scannen und eine digitale Datei zu erstellen, wenn es nicht digital vorhanden ist.

Der Hersteller sollte Ihnen einen Bericht bereitstellen, der genau angibt, wie lange das Teil für den Abschluss benötigt wurde, welche Nachbearbeitung erforderlich war (falls vorhanden) und wie viel Material verwendet wurde. Anhand dieser Informationen können Sie schätzen: 1) wie viele Drucker Sie benötigen, um Ihre Produktionsziele zu erreichen, 2) wie viel Materialkosten Sie budgetieren sollten, und 3) welche zusätzlichen Geräte Sie möglicherweise benötigen.

Testen Sie Ihr Musterteil

Überprüfen Sie die Funktionalität, das Gewicht, das Gefühl und die Festigkeit Ihrer Drucke sowie andere Merkmale, die für Ihre Bedürfnisse entscheidend sind. Sie können es auch mit dem Personal teilen, das daran arbeiten wird, um deren Feedback zu erhalten. Vergleichen Sie Musterteile von mehreren Anbietern und unterziehen Sie sie denselben Tests und Bewertungen.

Unvorhergesehene Ausgaben

Um eine informierte Kaufentscheidung zu treffen, ist es wichtig, die Gesamtkosten eines 3D-Druckers zu berechnen. Der Listenpreis Ihrer Maschine ist nur ein Faktor, den Sie berücksichtigen sollten.

Bei der Schätzung des Endinvestitionsbetrags sollten Sie die Kosten für berücksichtigen:

• den Drucker
• Materialien, einschließlich ob Sie verpflichtet sind, Materialien vom Hersteller zu kaufen oder Drittanbieter-Materialien kaufen können
• erforderliche zusätzliche Ausrüstung, wie einen Ofen zum Sintern von Metallteilen oder eine Wasch- und Aushärtestation für Harzteile
• optionale Ausrüstung, wie ein Drucküberwachungssystem
• einen Produktionsraum, der spezielle Belüftung, Spülen, Tische usw. erfordern kann
• Software-Abonnements zusätzlich zu den Standard-Design- und Schneideprogrammen, einschließlich Simulationssoftware,
• Schulungen für Mitarbeiter, einschließlich Designer, Ingenieure und Maschinenbauer
• Installation und Wartung, die Reisekosten beinhalten können, wenn der Händler weit entfernt ist

Materialien können Ihr Budget für den 3D-Druck erheblich erhöhen. Aus vielen Gründen ist es normal, die Anzahl der Drucke, die Sie durchführen werden, zu unterschätzen. Ein endgültiger, zufriedenstellender Druck erfordert viel Experimentieren. Der Prozess der additiven Fertigung ist komplex und umfasst viele Variablen. Trotz der Optimierung Ihres digitalen Designs und der Testung mit Simulationssoftware können kleine Inkonsistenzen bei der Oberflächenveredelung oder den Materialien Ihren endgültigen Druck beeinflussen. Zudem können immer unvorhersehbare Effekte während des Druckprozesses auftreten.

Ermitteln Sie, wie oft die Drucker ausfallen, indem Sie den Hersteller fragen.

Ein weiterer Grund, warum Sie Ihre Materialkosten unterschätzen könnten, ist, dass Sie feststellen könnten, dass der 3D-Druck mehr Anwendungen hat, als Sie ursprünglich angenommen haben. Einige Unternehmen kaufen 3D-Drucker zur Herstellung von Prototypen und erkennen dann die Vorteile für Endverbrauchsteile, wie Werkzeuge und Vorrichtungen oder sogar Produktionsteile.

Der Preis für industrielle 3D-Drucker sinkt, da immer mehr Unternehmen in den Markt eintreten. Denken Sie außerdem daran, dass Preis und Größe nicht immer ein Spiegelbild der Qualität sind, daher sollten Sie verschiedene Maschinen vergleichen.

Wo ist der beste Ort zum Kauf?

Während Ihrer Entscheidungsreise für den Drucker haben Sie wahrscheinlich direkt mit Herstellern gearbeitet. Irgendwann könnten diese Sie an einen örtlichen Händler verweisen, der den Kauf, die Installation, Schulung, Wartung, Lieferungen usw. übernimmt. Darüber hinaus können Sie Maschinen, die die Kategorien Verbraucher und Profi überbrücken und keine Installation oder Service benötigen, über verschiedene Händler und Online-Verkäufer kaufen, einschließlich Dynamism, iMakr und MatterHackers.

Es gibt möglicherweise nur wenige Händler für größere Maschinen, daher ist es wichtig, zu wissen, was Sie von ihnen erwarten können. Zum Beispiel:

• Wie gut kennen sie die Maschine?
• Wann findet die erste Installation statt?
• Bieten sie Schulungen an?
• Wie lange dauert es, bis Reparaturen erledigt sind?
• Ist es möglich, zusätzliche Artikel mit dem Drucker zu bündeln (Software, Nachbearbeitungsgeräte, Schulung), um das Angebot attraktiver zu machen?

Es ist üblich, dass Druckerhersteller mehrere Händler haben, die auf verschiedene Branchen spezialisiert sind, wie Hochschulbildung, Zahnmedizin und Krankenhäuser, die spezifisches Wissen erfordern.

Die Händler eines Druckerherstellers werden Angebote für denselben Vorschlag abgeben, wenn Ihr Unternehmen oder Ihre staatliche Beschaffungsbehörde mehrere Angebote für wichtige Geräte verlangt. Händler können ihre eigenen Preise mit Herstellern verhandeln, aber ihre Gewinnmargen können reduziert werden oder sie können andere Artikel oder Dienstleistungen bündeln, um ihre Angebote attraktiver zu machen.

Hersteller bieten heute auch Leasing-Optionen anstelle des Kaufs als Alternative zur Finanzierung.

Der Investitionsgussprozess, auch bekannt als Präzisionsguss oder verlorene Form Guss, beinhaltet die Bildung einer Keramikform aus einem Wachsmuster. Wachsmuster werden in der exakten Form des zu gießenden Gegenstands hergestellt. Refraktärkeramik wird verwendet, um dieses Muster zu beschichten. Sobald das gehärtete Keramikmaterial umgedreht wird, schmilzt das Wachs und läuft aus. Die gehärteten Keramikhüllen werden zu Einweg-Investitionsformen. Das geschmolzene Metall wird in die Form gegossen und darf abkühlen. Die Metallgussform wird dann aus der verbrauchten Form entfernt. Der Prozess des „Investierens“ (Einschließens) eines Musters mit refraktären Materialien wird als Investitionsguss bezeichnet. Die Vorteile des Investitionsgusses gegenüber anderen Gießmethoden umfassen feine Details und ausgezeichnete Oberflächenveredelungen direkt nach dem Gießen. Güsse mit dünnen Wänden und komplexen inneren Durchgängen sind ebenfalls möglich. Investitionsguss erfordert keinen Entformungswinkel, wie es bei Sandguss der Fall ist.

Die Prozessqualität kann Formen mit exakter oder nahezu exakter Form erzeugen, was zu erheblichen Einsparungen bei Material-, Arbeits- und Bearbeitungskosten für den Kunden führt. Es kann aus den meisten gebräuchlichen Metallen wie Aluminium, Bronze, Magnesium, Kohlenstoffstahl und Edelstahl hergestellt werden. Turbinenschaufeln, medizinische Geräte, Feuerwaffenkomponenten, Zahnräder, Schmuck, Golfschlägerköpfe und viele andere komplexe Maschinenkomponenten werden mit Investitionsguss hergestellt.

Eine Beschreibung des Investitionsgussprozesses

Es gibt mehrere Schritte im Investitionsgussprozess: Formkonstruktion, Herstellung des Wachsmusters, Erstellung der Keramikform, Gießen, Erstarrung, Ausschütteln und Reinigung.

Konstruktion der Metallform

Beim Investitionsguss werden das Wachsmuster und die Keramikform zerstört, sodass jede Gießform ein neues Wachsmuster erfordert. Die Wachsmuster müssen aus Formen oder Matrizen hergestellt werden, es sei denn, der Investitionsguss wird verwendet, um ein sehr kleines Volumen zu produzieren (zum Beispiel für Kunstwerke oder Originalschmuck).

Beim Berechnen der Größe der Hauptform ist es wichtig, die Schrumpfung des Wachsmusters, die Schrumpfung des über das Wachsmuster investierten Keramikmaterials und die Schrumpfung des Metallgusses selbst zu berücksichtigen.

Herstellung des Wachsmusters

Ein Wachsmuster ist für jeden Guss erforderlich; jeder Guss benötigt ein Wachsmuster.

Die Form oder Matrize wird mit heißem Wachs gefüllt und zum Erstarren gebracht. Alle inneren Merkmale können Kerne erfordern. Das Wachsmuster ist eine exakte Nachbildung des herzustellenden Teils. Wachs wird anstelle von geschmolzenem Metall in diesem Verfahren verwendet, was dem Druckguss ähnlich ist.

Erstellung der Form

Die Wachsmusterform ist mit einem Zuführsystem (Gießkanal, Läufer und Steigrohre) ausgestattet. Mehrere Wachsmuster werden an ein zentrales Wachszuführsystem angebracht, um eine baumartige Anordnung für kleinere Güsse zu bilden. Um geschmolzenes Metall in die Form einzuführen, wird normalerweise ein Gießbecher am Ende der Läuferrohre angebracht.

Ein montierter „Musterbaum“ wird in eine Mischung aus feinkörniger Silica getaucht. Jedes Mal, wenn er eingetaucht wird, wird mehr refraktäre Mischung hinzugefügt. Sobald das refraktäre Beschichtungsmaterial die gewünschte Dicke erreicht hat, darf es trocknen und aushärten; die getrocknete Beschichtung bildet eine Keramikhülle um die Muster und das Zuführsystem.

Die Dicke der Hülle wird durch die Größe und das Gewicht des zu gießenden Teils sowie durch die Gießtropsetemperatur des Metalls bestimmt. Wände sind typischerweise 0,375 Zoll dick (9,525 mm). Die gehärtete Keramikform wird in einen Ofen gelegt und erhitzt, bis das Wachs schmilzt und abläuft. Dadurch wird eine hohle Keramikhülle geschaffen.

Gießen

Eine Keramikform wird zwischen 1000°F und 2000°F (550°C und 1100°C) erhitzt. Das Erhitzen stärkt die Form weiter, entfernt verbleibendes Wachs oder Verunreinigungen und verdampft Wasser aus dem Formmaterial.

Während die Form noch heiß ist, wird geschmolzenes Metall in die Form gegossen – das Flüssigmetall fließt in den Gießbecher, durch das zentrale Zuführsystem und in jede Gießhohlung. Metall fließt durch dünne, detaillierte Abschnitte aufgrund der vorgeheizten Form leicht. Während sich die Form und der Guss gemeinsam abkühlen und schrumpfen, verbessert sich die dimensionaler Genauigkeit des Gussteils.

Abkühlung

Nachdem das Metall in die Form gegossen wurde, kühlt es ab und erstarrt. Die Zeit, die benötigt wird, damit eine Form in einen festen Zustand abkühlt, hängt vom verwendeten Material und der Dicke des Gusses ab.

Ausschütteln

Während sich der Guss verfestigt, zerbricht die Keramikform, und der Guss kann entfernt werden. Typischerweise werden Keramikformen manuell oder mit Wasserstrahlen aufgebrochen. Durch Methoden wie manuelles Schlagen, Sägen, Schneiden, Brennen oder Kaltbrechen mit flüssigem Stickstoff werden die einzelnen Güsse vom Zuführsystem getrennt.

Oberflächenbearbeitung

Schleifen oder Sandstrahlen werden normalerweise verwendet, um die Teile an den Zuführungen zu glätten und Unvollkommenheiten zu entfernen. Je nach Metall, aus dem der Guss hergestellt wurde, kann eine Wärmebehandlung eingesetzt werden, um das Endprodukt zu härten.

Der beste Zeitpunkt für die Verwendung des Investitionsgusses

Aufgrund seiner Komplexität und Arbeitsanforderungen ist Investitionsguss ein relativ teurer Prozess – obwohl die Vorteile oft die Kosten überwiegen. Fast jedes Metall kann durch Investitionsguss verarbeitet werden. Typischerweise sind Investitionsguss-Teile klein, aber der Prozess kann effektiv auf Teile angewendet werden, die 75 Pfund oder mehr wiegen.

Der als gegossene Investitionsguss kann komplexe Teile mit ausgezeichneten Oberflächenveredelungen erzeugen. Da sich Keramikhüllen beim Abkühlen von der Form lösen, benötigen Investitionsgüsse keine Entformungswinkel, um die Komponenten aus ihren Formen zu entfernen. Mit diesem Produktionsmerkmal können Güsse mit 90-Grad-Winkeln ohne Schrumpfungszugeständnis und ohne zusätzliche Bearbeitung entworfen werden. Investitionsguss produziert Teile mit überlegener dimensionaler Genauigkeit; Teile in netzförmiger Form können oft hergestellt werden, und fertige Formen erfordern häufig keine sekundäre Bearbeitung. Um Wachsmuster herzustellen, ist für jede einzigartige Gießcharge eine neue Matrize erforderlich. Werkzeuge für Investitionsguss können ziemlich teuer sein; die Werkzeugkosten können je nach Komplexität zwischen 1000 und 10.000 US-Dollar liegen.

Bei Aufträgen mit hohem Volumen gleichen die Zeit- und Arbeitsersparnisse durch die Beseitigung oder Reduzierung der sekundären Bearbeitung leicht die Kosten für neue Werkzeuge aus. Investitionen in kleine Gießchargen sind weniger wahrscheinlich zurückzugewinnen. Wenn Sie mehr als 25 Teile herstellen müssen, ist Investitionsguss eine logische Wahl.

Es dauert in der Regel 7 Tage, bis ein Wachsmuster zu einem vollständigen Guss wird; der größte Teil dieser Zeit wird für die Herstellung und Trocknung der Keramikschalenform aufgewendet. Güsse können in einigen Gießereien, die über Schnell-Trocknungsanlagen verfügen, schneller hergestellt werden. Die arbeitsintensive Natur des Investitionsgusses beeinflusst mehr als nur die Kosten. Da Gießereien für Investitionsguss über begrenzte Ausrüstung und Produktionskapazität verfügen, sind die Lieferzeiten in der Regel lang.

ERP-Software für den 3D-Druck wird die Fertigung revolutionieren

Der 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, hat weltweit in der Fertigung für große Aufregung gesorgt. Innovativen Herstellern wird der 3D-Druck als eine attraktive Investition erscheinen, da er sich schnell an individuelle Anforderungen anpassen kann und dabei gleichzeitig kosteneffizient ist.

Die zunehmende technische Komplexität erfordert die Erfassung wertvoller Geschäftsinformationen sowie die Überwachung und Steuerung von Prozessen. Der Aufbau einer erfolgreichen Infrastruktur für 3D-Druck-Hersteller wird leistungsstarke Enterprise Resource Planning (ERP)-Software erfordern.

Was ist Enterprise Resource Planning (ERP)?

Enterprise Resource Planning (ERP) ist der Prozess, mit dem Unternehmen die Schlüsselelemente ihres Geschäfts verwalten und integrieren. ERP umfasst das Unternehmensleistungsmanagement, Software, die einer Organisation hilft, ihre Finanzen durch Planung, Budgetierung, Prognose und Berichterstattung zu verwalten. Business Process Management Systeme verbinden mehrere Prozesse und ermöglichen den Datenfluss zwischen ihnen. ERP-Systeme eliminieren Informationsduplikationen, indem sie die gemeinsamen Transaktionsdaten einer Organisation aus verschiedenen Quellen in einer einzigen Datenbank zusammenführen. Viele Unternehmen und Industrien verwenden heute ERP-Systeme. ERP ist für diese Unternehmen genauso notwendig wie Strom, um die Lichter am Leuchten zu halten.

ERP-Anwendungen unterstützen Unternehmen bei der Implementierung der Ressourcenplanung, indem sie alle Prozesse integrieren, die Unternehmen benötigen, um ihr Geschäft an einem Ort zu betreiben. Ein ERP-Softwaresystem kann auch die Planung, den Einkauf von Beständen, den Verkauf, das Marketing, die Finanzen und die Personalverwaltung integrieren.

Verständnis von Enterprise Resource Planning

Das Enterprise Resource Planning System einer großen Organisation ist wie der Kleber, der ihre verschiedenen Computersysteme zusammenhält. Ohne eine ERP-Anwendung hätte jede Abteilung ihr eigenes maßgeschneidertes System. Mit ERP-Software behält jede Abteilung ihr eigenes System, aber alle können mit einer Anwendung darauf zugreifen.

ERP-Anwendungen ermöglichen es auch den verschiedenen Abteilungen, einfacher zu kommunizieren und Informationen mit dem Rest des Unternehmens zu teilen. Sie sammelt Informationen über die Aktivität und den Zustand verschiedener Abteilungen und stellt diese Informationen anderen Teilen zur Verfügung, wo sie produktiv genutzt werden können.

Durch die Verknüpfung von Informationen über Produktion, Finanzen, Vertrieb und Personalwesen können ERP-Anwendungen Unternehmen helfen, sich selbst besser zu verstehen. Da ERP-Anwendungen unterschiedliche Technologien integrieren, die von verschiedenen Teilen eines Unternehmens verwendet werden, können sie doppelte und inkompatible Technologiekosten eliminieren. Kundendatenbanken, Buchhaltungssysteme, Bestandskontrollsysteme und Auftragsüberwachungssysteme werden häufig in ein System integriert.

Im Laufe der Jahre haben sich ERP-Modelle von traditioneller Client-Server-Software zu cloudbasierter Software entwickelt, auf die aus der Ferne zugegriffen werden kann.

Vorteile von Enterprise Resource Planning (ERP)

Enterprise Resource Planning (ERP) wird von Unternehmen aus verschiedenen Gründen genutzt, wie z.B. zur Geschäftsausweitung, Kostensenkung und Verbesserung der Abläufe. Die von einem Unternehmen angestrebten und realisierten Vorteile können sich von denen eines anderen unterscheiden; jedoch gibt es einige erwähnenswerte Vorteile.

Die Integration und Automatisierung von Geschäftsprozessen reduziert Redundanzen, verbessert die Genauigkeit und erhöht die Produktivität. Anstrengungen von Abteilungen mit miteinander verbundenen Prozessen können jetzt synchronisiert werden, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Die Berichterstattung von Echtzeitdaten aus einer einzigen Quelle kann für einige Unternehmen vorteilhaft sein. Unternehmen benötigen genaue und vollständige Berichte, um zu planen, zu budgetieren, Prognosen zu erstellen und den Zustand der Abläufe der Organisation und interessierten Parteien, wie Aktionären, zu kommunizieren.

ERP-Systeme helfen Unternehmen dabei, schnell auf Informationen für Kunden, Lieferanten und Geschäftspartner zuzugreifen, was zu einer höheren Kundenzufriedenheit, schnelleren Reaktionszeiten und einer höheren Genauigkeit führt. Die damit verbundenen Kosten sinken, da das Unternehmen effizienter arbeitet.

Infolgedessen können Mitarbeiter besser erkennen, wie jede funktionale Gruppe zur Vision und Mission des Unternehmens beiträgt; eine neu synergetisierte Belegschaft kann die Produktivität und Mitarbeiterzufriedenheit verbessern. Darüber hinaus werden Mitarbeiter von einfachen, manuellen Aufgaben befreit, sodass sie mehr Zeit für bedeutungsvolle Aufgaben aufwenden können.

Welche Vorteile bietet ein ERP?

Ein modernes ERP-System ermöglicht einen freien Kommunikationsfluss innerhalb einer Organisation, was zu größeren Synergien zwischen den Geschäftsbereichen, höheren Effizienzen durch gestraffte Prozesse und einer schnellen Verfügbarkeit von Informationen für die Bedürftigen führt; und reduzierte Kosten durch veraltete Technologien. Die Einführung eines ERP kann kostspielig sein, aber der Return on Investment (ROI) kann schnell realisiert werden. Offensichtlich können die realisierten Vorteile (z.B. erhöhte Produktivität und niedrigere Verwaltungskosten) die Kosten für die Implementierung eines ERP bei weitem übersteigen.

Was sollte ein ERP-System beinhalten?

Die Komponenten eines ERP-Systems hängen von den Bedürfnissen der Organisation ab. Es gibt jedoch einige Schlüsselelemente, die jedes ERP-System haben sollte. Ein ERP-System sollte automatisiert sein — um Fehler zu reduzieren — und flexibel, damit es an das Wachstum oder die Veränderungen des Unternehmens angepasst werden kann. Mobile Geräte werden immer beliebter; daher sollten ERP-Plattformen es den Nutzern ermöglichen, sie über mobile Geräte zuzugreifen. Schließlich sollte ein ERP-System eine Möglichkeit zur Analyse und Messung der Produktivität bieten. Das System kann in andere Tools integriert werden, um die Fähigkeiten eines Unternehmens zu verbessern.

Die Zukunft der additiven Fertigung wird durch ERPs gestaltet

Ein tiefes Verständnis des 3D-Druck-Marktes erfordert die Nutzung umfangreicher Datenanalyse und Informationen. ERP-Systeme werden notwendig sein, um diese Daten zu erfassen und Unternehmen die Wettbewerbsvorteile zu bieten, die sie benötigen, um die Branche zu führen. Der 3D-Druck wird von Unternehmen, die ERPs integrieren, verlangen, die Gesamtkosten der Ressourcen einschließlich Arbeitsstunden, Materialien und sogar Verkauf und Marketing zu verstehen.

Integrierte ERP-Systeme, wie die ERP-Software Layers app, sammeln Informationen und automatisieren Prozesse, die Licht auf die Definition von Effizienz in der additiven Fertigungsindustrie werfen können. Eine unternehmensweite Ressourcenmanagement-Plattform ist notwendig, um das Geschäftswachstum durch datengestützte Entscheidungen zu strategisieren, die den Bedarf an manueller Arbeit reduzieren und den Bedarf an einzigartigen Materialien und qualifizierten Ingenieuren erhöhen.

ERPs werden bessere Prototyping-Fähigkeiten ermöglichen

Zu Beginn war der 3D-Druck besonders nützlich für die Herstellung von Prototypen oder Machbarkeitsnachweisen. Ein physisches Modell einer neuen Idee (oder Verbesserungen an einer bestehenden Idee) ermöglicht es Erfindern und Innovatoren, konkrete und greifbare Beispiele ihrer Ideen zu demonstrieren. Ingenieure und Designer können Formeln für Verbesserungen skalieren und anpassen, indem sie die leistungsstarken Angebots-, Modellierungs- und Angebotsmodule von ERPs nutzen.

Indem Unternehmen ermutigt werden, mit verschiedenen Eingaben und CAD-Modellen zu experimentieren und die Auswirkungen von Variablenänderungen auf das Endprodukt zu vergleichen, werden ERPs fortschrittlichere Prototypen ermöglichen. Durch die Verknüpfung fortschrittlicher Datenmanagement-Tools mit Kosten- und Materialeingaben können Manager und Analysten leicht Trends erkennen und kluge Entscheidungen über Prototypen treffen.

Wie ERP und additive Fertigung interagieren

Produktionsplanung, Bestandsverfolgung und Analyse sind integrale Bestandteile von ERP-Lösungen, die die Fertigungsindustrie antreiben.

In den kommenden Jahren werden additive Fertigung und 3D-Druck die Art und Weise verändern, wie Unternehmen ihre ERP-Systeme nutzen. Die Einbindung der additiven Fertigung in ihre Lieferketten- und Logistikoperationen wird die ERP-Systeme und deren Funktionalität in mehreren Aspekten beeinflussen.

Planung, Erstellung und Beschaffung von Materialdaten

Ein Fertigungs- oder Vertriebsunternehmen hat typischerweise ein ERP-System, um Lieferungen, Beschaffungen, Bestände, Sendungen und andere Aspekte der weltweiten Bewegung von Produkten und Materialien zu verwalten. Die Datenanalyse ist ein weiteres Merkmal von ERP-Systemen, das die Abläufe kontinuierlich verbessert, indem es die Logistik vereinfacht und die Lieferketten optimiert.

ERP-Lösungen sind in der Lage, alle Aspekte der additiven Fertigung zu verfolgen, von der Beschaffung von Rohstoffen bis hin zur Bestandsverwaltung (Drucker und Materialien) zu den Beziehungen mit Lieferanten und Lizenzvereinbarungen, die für Designer und Hersteller erforderlich sind. Da der 3D-Druck in verschiedenen Arten von Lieferketten und Industrien immer beliebter wird, werden sich ERP-Systeme wahrscheinlich weiterentwickeln, um spezifische Module für die Erstellung von 3D-Druckmaterialien und -Produkten zu integrieren.

Verwaltung von Zeit und Rohstoffen (Produktverwaltung und -konservierung)

Ein Schlüsselbestandteil der additiven Fertigung ist die Integration von digitalen Daten. 3D-gedruckte Objekte werden aus digitalen Bildern oder gescannten Zeichnungen erstellt, die maßstabsgetreu aus digitalen Bildern hergestellt werden. Neben der Verwaltung des Inventars und der Lieferantenbeziehungen, die für die additive Fertigung erforderlich sind, ist ERP-Software auch sehr nützlich für die Verwaltung der Kosten und die Beschaffung von Materialien. Durch die Analyse der in der 3D-Druck-Operation entstehenden Muster und Trends können KI-fähige ERP-Systeme helfen, Effizienzen im gesamten additiven Fertigungsprozess aufrechtzuerhalten. Mithilfe fortschrittlicher Analysen, Datenvisualisierung und Modellierung kann das System Vorhersagen für zukünftige benötigte Materialien treffen (basierend auf Verbrauch und Nutzung) und Ineffizienzen in Ihren Prozessen identifizieren. Neben der Reduzierung von Rohstoffverschwendung wird dies auch Zeit und Energie in der Lieferkette sparen.

Nahezu jede Art von Produkt und Prozess wird von der 3D-Druck-Revolution beeinflusst, insbesondere in Bezug auf Qualität und Kosten. Insbesondere additive Hersteller sowie konventionelle Hersteller, die die additive Fertigung einbeziehen möchten, können ERP-Software nutzen, um die Nutzung dieses innovativen Prozesses zu fördern.

Durch die Schaffung desselben digitalen Arbeitsbereichs und die Automatisierung der Hintergrundprozesse Ihrer gesamten Operation können Business-Management-Systeme wie CSI Ihre gesamte Operation unterstützen. Durch die Definition von Benutzerrollen und die Eliminierung monotoner Aufgaben können Sie Ihr Team wertvoller machen, indem Sie ihnen ermöglichen, sich auf das Lernen und Verstehen der additiven Fertigung zu konzentrieren. Sie können eine aufgeschlossenere Kultur auf dem Shopfloor schaffen, wenn Sie Ihr Team befähigen zu lernen.

Binder-Jetting ist eine additive Fertigungstechnik, bei der ein Druckkopf selektiv ein flüssiges Bindemittel über eine dünne Schicht von Pulvern – Metall, Sand, Keramik oder Verbundstoffen – aufträgt, um einzigartige, hochwertige Komponenten herzustellen. Eine Karte aus einer digitalen Design-Datei wird verwendet, um den Schichtprozess zu wiederholen, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist.

Umwandlung von Industrie-Pulvern in Werkzeuge und Teile

Binder-Jetting ist eine Familie von additiven Fertigungsprozessen. Beim Binder-Jetting werden Bereiche des Pulverbetts selektiv mit einem Bindemittel bestrichen, das schichtweise die Pulverkörner zu festen Teilen verbindet. Metalle, Sand und Keramiken in körniger Form werden häufig im Binder-Jetting verwendet.

Die Anwendungen des Binder-Jettings umfassen die Herstellung von Prototypen in voller Farbe (wie Figuren), die Produktion von großen Sandgießkernen und -formen sowie die Herstellung von kostengünstigen 3D-gedruckten Metallteilen.

Für diejenigen, die die Vorteile des Binder-Jettings optimal nutzen möchten, ist es wichtig, die grundlegende Mechanik des Prozesses und deren Zusammenhang mit den wichtigsten Vorteilen und Einschränkungen zu verstehen.

Binder-Jetting: Wie funktioniert es?

Der Binder-Jetting-Prozess umfasst die folgenden Schritte:

1. Die Bauplattform wird mithilfe einer Beschichtungsblende mit Pulver bedeckt.
2. Anschließend fährt ein Wagen, der mit Tintenstrahldüsen (wie sie in Desktop-2D-Druckern verwendet werden) ausgestattet ist, über das Bett und träufelt selektiv Tropfen von Kleber (Bindemittel) auf, um die Pulverkörner zu verbinden. Beim Binder-Jetting in voller Farbe wird auch dieser Schritt der Verteilung von Farbtinte integriert. Jeder Tropfen hat einen Durchmesser von etwa 80 µm, sodass eine gute Auflösung möglich ist.
3. Um die Oberfläche neu zu beschichten, bewegt sich die Bauplattform am Ende jeder Schicht nach unten. Der Prozess wird wiederholt, bis das gesamte Teil fertiggestellt ist.
4. Das Teil wird nach dem Drucken in Pulver eingeschlossen und ausgehärtet. Anschließend wird Druckluft verwendet, um das überschüssige ungebundene Pulver zu entfernen und das Teil zu reinigen.

Die meisten Materialien erfordern eine Nachbearbeitung. Metallteile aus Binder-Jetting müssen beispielsweise gesintert (oder anderweitig wärmebehandelt) oder mit einem Metall mit niedrigerer Schmelztemperatur (meistens Bronze) infiltriert werden. Um die Farbintensität zu verbessern, werden Prototypen außerdem mit Acryl gefüllt und beschichtet. Typischerweise können Sandgießkerne und -formen direkt nach dem 3D-Druck verwendet werden.

Infolgedessen verlassen die Teile den Drucker in einem „grünen“ Zustand. Als grüne Teile leiden die Binder-Jetting-Teile unter schlechten mechanischen Eigenschaften (sehr spröde) und haben eine hohe Porosität.

Binder-Jetting Eigenschaften

Parameter für den Drucker

Die meisten Prozessparameter beim Binder-Jetting werden vom Maschinenhersteller festgelegt.

Im Allgemeinen variiert die Schichthöhe je nach Material: Vollfarbmodelle haben typischerweise eine Schichthöhe von 100 Mikrometern, Metallteile haben typischerweise eine Schichthöhe von 50 Mikrometern und Sandgießformen haben typischerweise eine Schichthöhe von 200-400 Mikrometern.

Die Bindung erfolgt bei Raumtemperatur, was das Binder-Jetting unter den 3D-Drucktechnologien einzigartig macht. Binder-Jetting ist nicht anfällig für thermische Verzerrungen (wie Warping, DMSL/SLM oder Verziehen), die durch thermische Effekte entstehen.

Daher haben Binder-Jetting-Maschinen das größte Bauvolumen aller 3D-Drucktechnologien (bis zu 2200 x 1200 x 600 mm). Formen für Sandgüsse werden in der Regel von diesen großen Maschinen produziert. Ein Binder-Jetting-System für Metall hat ein größeres Bauvolumen als ein DMSL/SLM-System (bis zu 800 x 500 x 400 mm), was die parallele Herstellung mehrerer Teile auf einmal ermöglicht. Aufgrund des nachfolgenden Bearbeitungsschritts ist die maximale Teilgröße auf 50 mm begrenzt.

Zusätzlich erfordert das Binder-Jetting keine Stützstrukturen: Das umgebende Pulver bietet alle notwendigen Stützen (wie beim SLS). Binder-Jetting unterscheidet sich von anderen Metall-3D-Druckprozessen dadurch, dass es keine umfangreichen Stützstrukturen benötigt, was die Herstellung von freiformigen Metallstrukturen mit minimalen geometrischen Einschränkungen ermöglicht. Wie wir in einem späteren Abschnitt sehen werden, ist das metallische Binder-Jetting aufgrund der Nachbearbeitungsschritte anfällig für geometrische Ungenauigkeiten.

Da die Teile beim Binder-Jetting nicht an der Bauplattform befestigt werden müssen, kann das gesamte Bauvolumen genutzt werden. Daher eignet sich das Binder-Jetting für kleine bis mittlere Serienproduktionen. Das gesamte Bauvolumen der Maschine (Behälterpackung) muss effektiv gefüllt werden, um die vollen Möglichkeiten des Binder-Jettings auszuschöpfen.

Binder-Jetting in voller Farbe

Ähnlich wie das Material-Jetting kann Binder-Jetting vollfarbige 3D-gedruckte Teile herstellen. Aufgrund der niedrigen Kosten wird es häufig zum 3D-Drucken von Figuren und topografischen Karten verwendet.

Die Modelle werden in voller Farbe unter Verwendung von Sandsteinpulver oder PMMA-Pulver gedruckt. Zuerst spritzt der Hauptdruckkopf das Bindemittel auf, danach spritzt ein sekundärer Druckkopf eine Farbtinte auf. Ähnlich wie bei einem 2D-Tintenstrahldrucker können verschiedene Farben kombiniert werden, um eine breite Palette von Farben zu erzeugen.

Um die Festigkeit des Teils und die Farbintensität zu verbessern, werden die Teile nach dem Druck mit Cyanacrylat (Superkleber) oder einem anderen Infiltrationsmittel beschichtet. Zusätzlich kann eine sekundäre Epoxidschicht hinzugefügt werden, um sowohl die Festigkeit als auch das Aussehen zu verbessern. Selbst mit diesen zusätzlichen Schritten sind vollfarbige Binder-Jetting-Teile immer noch sehr spröde und sollten nicht für funktionale Anwendungen verwendet werden.

Ein CAD-Modell, das Farbinformationen enthält, ist erforderlich, um vollfarbige Drucke zu erzeugen. Sie können Farbe auf CAD-Modelle auf zwei Arten anwenden: auf einer pro-Fläche-Basis oder als Texturkarte. Das Hinzufügen von Farbe zu jeder Fläche ist ein schneller und einfacher Prozess, aber die Verwendung einer Texturkarte bietet Ihnen mehr Kontrolle und Detailgenauigkeit. Für spezifische Anweisungen konsultieren Sie Ihre native CAD-Software.

Der metallische Binder-Jetting-Prozess

Im Vergleich zu anderen Metall-3D-Druckprozessen (DMSL/SLM) ist das Binder-Jetting bis zu 10-mal wirtschaftlicher. Das Bauvolumen des Binder-Jettings ist beträchtlich, und die Teile werden ohne die Notwendigkeit von Stützstrukturen hergestellt, was die Erstellung komplexer Geometrien ermöglicht. Metall-Binder-Jetting ist daher eine sehr attraktive Technologie für die kostengünstige bis mittlere Metallproduktion.

Metall-Binder-Jetting-Teile sind aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften nicht für High-End-Anwendungen geeignet. Dennoch sind die Materialeigenschaften der produzierten Teile dieselben wie die von Metallteilen, die durch Metall-Spritzguss hergestellt werden, einem der am häufigsten verwendeten Herstellungsverfahren für die Massenproduktion von Metallkomponenten.

Der Infiltrations- und Sinterungsprozess

Um gute mechanische Eigenschaften zu erreichen, erfordern Metall-Binder-Jetting-Teile einen sekundären Prozess nach dem Druck, wie Infiltration oder Sinterung, da die gedruckten Teile hauptsächlich aus Metallpartikeln bestehen, die mit einem Polymerkleber gebunden sind.

Nach dem Druck wird das Teil in einen Ofen gelegt, wo das Bindemittel verbrannt wird, wodurch Hohlräume entstehen. Etwa 60 % des Teils sind zu diesem Zeitpunkt porös. Durch Kapillarwirkung wird dann Bronze in die Hohlräume injiziert, was zu Teilen mit niedriger Porosität und guter Festigkeit führt.

Wenn der Druck abgeschlossen ist, werden die Teile in einen Hochtemperaturofen gelegt, wo das Bindemittel verbrannt und die Metallpartikel gesintert (verknüpft) werden, wodurch Teile mit sehr niedriger Porosität entstehen.

Eigenschaften des Binder-Jetting-Metalls

Die Genauigkeit und Toleranz des Modells können je nach Modell stark variieren und sind schwer vorherzusagen, da sie von der Geometrie abhängen. Die Schrumpfung von Teilen zwischen 25 und 75 mm wird auf etwa 0,8 bis 2 % geschätzt, während die durchschnittliche Schrumpfung größerer Teile zwischen 3 % und 4 % liegt. Während der Sinterung schrumpfen die Teile um etwa 20 %. Die Software des Binder-Jettings kompensiert die Schrumpfung während der Entwurfsphase, aber nicht gleichmäßige Schrumpfung muss möglicherweise bei der Bedienung der Maschine berücksichtigt werden.

Ungenauigkeiten können auch während des Nachbearbeitungsschritts auftreten. Die Temperatur des Teils wird während der Sinterung erhöht, was das Teil weicher macht. Ein nicht unterstützter Bereich kann sich unter seinem eigenen Gewicht verformen, wenn es sich in diesem weichen Zustand befindet. Darüber hinaus kann es während der Schrumpfung des Teils während der Sinterung zu Reibung zwischen der Ofenplatte und der unteren Oberfläche des Teils kommen, was zu Verformungen führt. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist eine gute Kommunikation mit dem Binder-Jetting-Maschinenbediener entscheidend.

Sinterisierte oder infiltrierte Binder-Jetting-Metallteile haben eine interne Porosität (Sinterung erzeugt Teile mit 97 % Dichte, während Infiltration etwa 90 % beträgt). Dies beeinflusst die mechanischen Eigenschaften der Metall-Binder-Jetting-Teile, da die Hohlräume Rissbildung verursachen können. Ermüdung, Bruchfestigkeit und Bruchdehnung sind die Materialeigenschaften, die am stärksten von der internen Porosität betroffen sind. Fortschrittliche metallurgische Prozesse (wie das heiße isostatische Pressen oder HIP) können angewendet werden, um Teile mit fast keiner internen Porosität herzustellen. Für Anwendungen, bei denen die mechanische Leistung entscheidend ist, sind jedoch DMLS oder SLM die empfohlenen Lösungen.

Die Oberflächenrauhigkeit von Metall-Binder-Jetting-Teilen ist ein Vorteil gegenüber DMLS/SLM. Metall-Binder-Jetting-Teile haben typischerweise eine Oberflächenrauhigkeit von Ra 6 µm nach der Nachbearbeitung, die auf Ra 3 µm reduziert werden kann, wenn ein Sandstrahlen-Schritt verwendet wird. Im Vergleich dazu liegt die Oberflächenrauhigkeit von DMLS/SLM-Teilen bei etwa Ra 12-16 µm. Dies ist besonders wichtig für Teile mit inneren Geometrien, wie z. B. interne Kanäle, bei denen die Nachbearbeitung schwierig ist.

Binder-Jetting: Vorteile und Einschränkungen

Die wichtigsten Vorteile und Nachteile der Technologie sind wie folgt zusammengefasst:

• Binder-Jetting produziert Metallteile und Prototypen in voller Farbe zu einem Bruchteil der Kosten im Vergleich zu DMLS/SLM und Material-Jetting.
• Binder-Jetting kann sehr große Teile und komplexe Metallgeometrien herstellen, da es nicht durch thermische Effekte (z. B. Verziehen) eingeschränkt ist.
• Die Fertigungsmöglichkeiten des Binder-Jettings sind ausgezeichnet für die Produktion von kleinen bis mittleren Chargen.
• Metall-Binder-Jetting-Teile haben aufgrund ihrer höheren Porosität geringere mechanische Eigenschaften als DMSL/SLM-Teile.
• Mit Binder-Jetting können nur grobe Details gedruckt werden, da die Teile im grünen Zustand sehr spröde sind und während der Nachbearbeitung brechen können.
• Im Vergleich zu anderen 3D-Druckprozessen bietet Binder-Jetting eine eingeschränkte Materialauswahl.

Richtlinien

• Verwenden Sie Metall-Binder-Jetting, um Metallteile kostengünstig zu 3D-drucken, für Anwendungen, die keine sehr hohe Leistung erfordern.
• Binder-Jetting bietet mehr Designfreiheit als DMLS/SLM für metallische 3D-gedruckte Teile, da thermische Effekte während des Fertigungsprozesses kein Problem darstellen.
• Es eignet sich nur für visuelle Zwecke, da Binder-Jetting sehr spröde ist.
• Binder-Jetting kann verwendet werden, um sehr große Sandgießkerne und -formen herzustellen.

Eines der vielversprechendsten Anwendungsgebiete für 3D-Druck ist die Medizinbranche, die anpassbare, biokompatible und sterilisierbare Kunststoff- und Metallkomponenten benötigt. Obwohl additive Fertigung wie Science-Fiction erscheinen mag, werden jedes Jahr immer mehr medizinische Anwendungen entwickelt, die diese Technologie nutzen.

Durch den Einsatz von 3D-Druck können Patienten effiziente und erschwingliche maßgeschneiderte Implantate, Prothesen und Geräte erhalten; es bietet Ärzten neue Werkzeuge, um ihre Arbeit effektiver zu erledigen; und es ermöglicht Herstellern medizinischer Geräte, bessere Produkte schneller zu entwerfen. Es wird sogar erforscht, wie lebende Gewebe und Organe in 3D gedruckt werden können!

Vorteile des 3D-Drucks für medizinische Zwecke

Warum ist 3D-Druck im medizinischen Bereich so nützlich? 3D-Druck passt in vielerlei Hinsicht gut zu den Möglichkeiten der modernen Medizin.

Es ist notwendig, Implantate, Prothesen, Geräte, anatomische Modelle und sogar Werkzeuge entsprechend den spezifischen Bedürfnissen jedes Patienten zu gestalten. Der Anpassungsprozess ist bei traditioneller Technologie zeitaufwendig und teuer. Im Gegensatz dazu kann der 3D-Druck kleine Serien von maßgeschneiderten Teilen ohne zusätzliche Kosten und ohne Werkzeug- oder Rüstzeiten produzieren. Menschliche Körper gehören zu den am meisten individualisierten Produkten, und die additive Fertigung zeichnet sich in diesen Anwendungen aus.

Es ist üblich, dass medizinische Geräte komplexe Designs, interne Geometrien oder organische Formen aufweisen. Betrachten Sie beispielsweise die Spiralen und Hohlräume eines Hörgeräts oder eines Herzens! Traditionell wären diese Formen schwer oder gar unmöglich herzustellen.

Mit 3D-Druck können Einzelform-Geometrien präzise in Kunststoff oder Metall produziert werden. Dies kann zu verbesserten Designs sowie zu reduzierten Kosten und Produktionszeiten führen. Neben der erleichterten Sterilisation macht das Beseitigen von Ritzen und Spalten zwischen mehreren Teilen die Geräte schwieriger für Bakterienwachstum.

Die Materialien eines Geräts sind genauso wichtig wie sein Design, wenn es um medizinische Geräte geht. Das Drucken von 3D-Materialien bietet mechanische, chemische und thermische Eigenschaften, die sie ideal für den Einsatz in biokompatiblen und sterilisierbaren Materialien machen. Sie können 3D-gedruckte Komponenten herstellen, die starr oder flexibel und glatt oder strukturiert sind. Fast jede Anwendung kann von 3D-gedruckten Materialien profitieren.

Im Vergleich zu anderen Technologien bietet 3D-Druck auch unvergleichliche Produktionsgeschwindigkeiten. Die Behandlung von Patienten ist da keine Ausnahme. Aufgrund der langen Zeiträume für traditionelle Fertigung müssen Patienten oft Monate warten, bevor sie ihr Behandlungsprogramm beginnen können oder mehrere Ärzte aufsuchen und zahlreiche invasive Verfahren durchlaufen, um ihre medizinischen Geräte zu tragen und erneut zu tragen. Der Patient ist beeinträchtigt und kann bestenfalls zusätzlichen Unkomfort erleben. Der Zustand des Patienten kann sich verschlechtern oder sogar tödlich sein, wenn es zu Verzögerungen bei der Behandlung kommt.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass 3D-Drucker es medizinischen Fachkräften ermöglicht haben, Gipsabdrücke zu ersetzen, indem sie 3D-Scans und Röntgenbilder verwenden, um schnell 3D-Modelle zu erstellen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, unzählige physische Gipsabdrücke zu lagern. Neben dem Platzersparnis reduziert dies auch das Potenzial für Schäden durch unsachgemäße Handhabung oder Alterung. Ein 3D-Modell ist ein genaues, dauerhaftes Modell, das überall abgerufen werden kann, was Zeit und Geld für medizinische Fachkräfte spart.

Einsatz von 3D-Druck im medizinischen Bereich

3D-gedruckte Prothesen

Die Prothetik erfordert eine intensive Anpassung, was die Herstellung von Prothesen zeitaufwendig und teuer macht. Da diese Geräte und ihre Schalen strengen Anforderungen ausgesetzt sind, ist eine perfekte Passform entscheidend, um eine zuverlässige, komfortable und funktionale Prothese für den Patienten zu schaffen. All diese Gründe und mehr haben zur Revolution im Bereich der 3D-gedruckten Prothesen beigetragen.

In der Regel sind mehrere Abformungen und Nachuntersuchungen erforderlich, um die Passform der Prothese zu optimieren. Patienten, die möglicherweise sensibel auf ihren Zustand reagieren, empfinden dies oft als mehr als nur eine Unannehmlichkeit: Ein Gipsabdruck kann unangenehm sein, und die vielen Anpassungen können invasiv sein. Ganz zu schweigen davon, dass die Zeit, die für Anpassungen und erneute Anpassungen aufgewendet wird, die Zeit ohne eine richtig sitzende Prothese darstellt.

Durch den Einsatz von 3D-Druck müssen Patienten keinen physischen Gipsabdruck mehr tragen. Als Alternative können Techniker 3D-Scanner verwenden, um schnell ein 3D-Modell des Restglieds zu erstellen. Basierend auf diesem 3D-Scan kann eine 3D-gedruckte Schale hergestellt werden, die sowohl genau als auch kostengünstig ist und typischerweise nur eine einzige Anpassung erfordert.

Geräte und Implantate, die für jeden Patienten individuell angepasst werden

Anpassungen beschränken sich nicht nur auf den Bereich der Prothetik. Geräte (wie Hörgeräte) und Implantate (wie künstliche Gelenke, Schädelplatten und sogar Herzklappen) setzen zunehmend auf 3D-Druck aufgrund seiner Flexibilität und Geschwindigkeit.

Die traditionelle Methode zur Anpassung von Hörgeräten und Herzklappen umfasste umfassende, handwerkliche Anpassungen über eine Woche oder länger. Vom Abformen bis zur Anpassung benötigte ein Hörgerät neun Schritte vor der 3D-Druck-Technologie. Hörgeräte können jetzt an einem einzigen Tag mithilfe von 3D-Scans gescannt und gedruckt werden.

Es gibt auch Designvorteile: 3D-gedruckte Silikon-Herzklappen bieten eine exakte Passform, die starren, traditionell hergestellten Herzklappen einfach nicht bieten können. Implantate wie künstliche Gelenke aus Titan oder Schädelplatten können mit komplexen, porösen Oberflächen gedruckt werden, die weniger wahrscheinlich vom Körper der Patienten abgelehnt werden.

Kieferorthopädie und Zahnmedizin

Kieferorthopädische Geräte und Zahnimplantate erfordern umfangreiche Anpassungen mit hoher Präzision. Zahnprothesen, Kronen, Implantate und Retainer müssen langlebig, präzise und komfortabel sein, da unsere Zähne täglich stark beansprucht werden. Darüber hinaus müssen sie aus biokompatiblen Materialien wie Kobalt-Chrom und Porzellan hergestellt werden.

Durch den Einsatz von 3D-Druck können Zahnärzte und Kieferorthopäden all dies schneller und kostengünstiger erreichen als mit traditionellen Methoden wie der Bearbeitung. Zahnmedizinische Geräte können schnell und einfach mit 3D-Scans und Röntgenbildern anstelle von Abformungen oder Vorrichtungen produziert werden.

Im Fall von Geräten wie Zahnspangen oder Expander, die keine 3D-gedruckten Komponenten erfordern, können 3D-gedruckte Modelle aus sterilisierbaren Kunststoffen verwendet werden, um Form und Passgenauigkeit zu überprüfen, wodurch die Notwendigkeit für Patientenanpassungen oder wiederholte Besuche entfällt.

Entwicklung medizinischer Geräte

Forschung, Entwicklung und Zertifizierung von medizinischen Geräten sind äußerst zeitaufwendig und ressourcenintensiv. Oft wird der hohe Preis medizinischer Geräte nicht durch die Herstellungskosten verursacht, sondern durch teure Produktentwicklung. Da der 3D-Druck eine Vielzahl von biokompatiblen und sterilisierbaren Materialien bietet, ermöglicht er Entwicklern medizinischer Geräte, funktionale Prototypen in einem Bruchteil der Zeit zu produzieren und zu testen, was zu besseren Produkten und niedrigeren Kosten führt.

Die Vorteile der additiven Fertigung für die Produktentwicklung umfassen die schnelle Durchlaufzeit, die einfache Änderung und die niedrigen Kosten für sehr kleine Stückzahlen. Dies kann Unternehmen Hunderttausende von Dollar und Monate in der Produktentwicklung sparen. Medizinische Geräte müssen einen rigorosen und langwierigen Zertifizierungsprozess durchlaufen, daher sind diese Zeit- und Kosteneinsparungen besonders wertvoll.

Maßgeschneiderte chirurgische Instrumente

Präzision und Effizienz sind im Operationssaal entscheidend. Die einzigartigen Herausforderungen jeder Operation können nicht genug betont werden – der Körper jedes Patienten ist anders, ebenso wie die Hände jedes Chirurgen. Wenn feine Kontrolle unerlässlich ist, warum sollten sich Chirurgen dann auf Werkzeuge beschränken, die nur eine Einheitsgröße bieten?

Durch den Einsatz von 3D-Druck können personalisierte chirurgische Werkzeuge schnell und kostengünstig hergestellt werden, die auf die speziellen Bedürfnisse jedes Chirurgen und jeden Eingriffs zugeschnitten sind. Diese Werkzeuge bestehen aus sterilisierbaren und biokompatiblen Kunststoffen und Metallen. Die Werkzeuge können so schnell hergestellt werden, dass Krankenhäuser keinen großen Vorrat an Instrumenten halten müssen, sondern sie nach Bedarf bestellen können.

Instrumente, die an die Größe und Form der Hände jedes Chirurgen angepasst sind, zusammen mit maßgeschneiderten Funktionen für jede Anwendung, können die Ergebnisse und die Effizienz erheblich verbessern. Darüber hinaus können chirurgische Führungen, die speziell für jeden Patienten hergestellt werden, die Genauigkeit erhöhen und gleichzeitig die Zeit im Operationssaal verkürzen, indem sie die Notwendigkeit von Diagrammen und Assistenten beseitigen.

Modelle der maßgeschneiderten Anatomie

Anatomische Modelle sind teuer und selbst die besten bieten nur eine begrenzte Auswahl an Optionen. Fachleute und Studenten verwenden Modelle regelmäßig für Bildung, Ausbildung, Operationsvorbereitung und um Patienten visuelle Hilfsmittel zu bieten.

Der 3D-Druck kann medizinischen Fachleuten und Pädagogen helfen, erschwingliche maßgeschneiderte anatomische Modelle zu erstellen. Chirurgen können schwierige Operationen mit patientenspezifischen Modellen üben, die genau das wiedergeben, was sie während der Operation antreffen werden.

Bioprinting

Wäre es nicht interessant, wenn 3D-Drucker Zellen und organisches Material anstelle von Kunststoff und Metall verwenden könnten? Das ist das grundlegende Konzept des Bioprintings – die neueste Entwicklung des 3D-Drucks in der Medizinbranche.

Obwohl die meisten Bioprinting-Technologien und -Anwendungen noch in den Kinderschuhen stecken, haben Forscher erfolgreich Knochen, Haut und Knorpel gedruckt. Eines Tages könnten wir sogar funktionierende Organe in 3D drucken.

Bioprinting funktioniert ähnlich wie andere 3D-Druck-Techniken: Material wird in aufeinanderfolgende Schichten aufgetragen oder verfestigt, um 3D-Objekte zu erstellen. Beim Bioprinting werden jedoch die Zellen aus Gewebeproben oder Stammzellen gezüchtet. Ein Bindergel oder Kollagengerüst hält die Zellen zusammen.

Bioprinted Körperteile und Organe würden es ermöglichen, dass das eigene Gewebe des Patienten über die 3D-gedruckten Teile wächst und schließlich die Zellen durch eigene ersetzt werden. Auch wenn wir wahrscheinlich nicht so schnell funktionierende bioprinted Organe sehen werden, hilft die Technologie bereits dabei, Forschungen an lebendem Gewebe durchzuführen, ohne es von einem lebenden Organismus entnehmen zu müssen.

3D-gedruckte medizinische Materialien

Nicht alle Materialien sind gleich, wenn es um medizinische Produkte geht. Da Mikroorganismen lebensbedrohliche Infektionen verursachen können, müssen medizinische Geräte und Implantate sterilisierbar sein. Ein Produkt, das mit Gewebe in Kontakt kommt, muss auch biokompatibel sein, was bedeutet, dass es keine schädlichen Reaktionen in einem biologischen System auslösen darf. Insbesondere müssen Implantate aus Materialien bestehen, die wahrscheinlich vom Körper der Empfänger akzeptiert werden. Die Flüssigkeiten in unserem Körper sind überraschend korrosiv über die Zeit, weshalb Korrosionsbeständigkeit ebenso wichtig ist. Um einer intensiven Langzeitanwendung standzuhalten, müssen Implantate stark, langlebig und leicht sein.

Moderne 3D-Drucker sind mit einer Reihe von Kunststoffen und Metallen kompatibel, die diese Anforderungen erfüllen. Im Folgenden sind einige der am häufigsten verwendeten 3D-gedruckten Materialien für die Medizinbranche aufgeführt.

Nylon PA-12

Kunststoffe wie dieser sind leicht, korrosionsbeständig, langlebig und können mit Dampfsternilisatoren sterilisiert werden. Nylon PA-12 ist flexibel und chemisch beständig. Zudem gehört es zu den schnellsten und kostengünstigsten medizinischen Materialien zum Drucken und ist mit Multi Jet Fusion-Druck und SLS kompatibel. Das Nylon PA-12 ist USP Klasse I-VI und ISO 10993 zertifiziert.

PC-ISO

FDM 3D-Druck verwendet PC-ISO, ein biokompatibles Polycarbonat (PC) Ingenieur-Thermoplast. Das Material hat eine geringere Oberflächenqualität als Nylon PA-12, wird jedoch häufig für chirurgische Führungen, Prototypen und Formen verwendet. Das PC-ISO kann gamma- oder EtO-sterilisiert werden und ist USP Klasse I-VI und ISO 10993 zertifiziert.

ABS M30i

ABS M30i ist ein weiteres biokompatibles Ingenieur-Thermoplast für FDM, genau wie PC-ISO. Funktionale Prototypen, Passformtests und Endverbrauchsteile sind ideal für FDM-Druck. ABS M30i kann gamma- oder EtO-sterilisiert werden und ist USP Klasse I-VI und ISO 10993 zertifiziert.

Titan

Das beliebteste Material für medizinische Implantate ist Titan, der König der biokompatiblen Metalle. Alle Arten von Ersatzgelenken, Herzschrittmachern, Schädelplatten, Zahnimplantaten und mehr bestehen aus Titan. Titan ist ein starkes, leichtes, korrosionsbeständiges und nicht reaktives Metall. DMLS, eine der teuersten 3D-Drucktechnologien, kann verwendet werden, um es zu drucken.

Kobalt-Chrom

Kobalt-Chrom zeigt ebenfalls hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität, ähnlich wie Titan. Es weist zusätzliche Festigkeit und Härte im Vergleich zu Titan auf und wird häufig für Ersatz-Zähne sowie stark beanspruchte Gelenke wie Hüften, Knie und Schultern verwendet. DMLS wird auch verwendet, um Kobalt-Chrom in 3D zu drucken.

Edelstahl

Edelstahl ist stark, sterilisierbar und biokompatibel; jedoch bietet er nicht die gleiche langfristige Korrosionsbeständigkeit wie Titan oder Kobalt-Chrom. Daher wird Edelstahl häufiger in chirurgischen Werkzeugen und vorübergehenden Implantaten wie Knochen-Schrauben verwendet. Der direkte Materialdruck ermöglicht es, Edelstahlteile zu einem viel niedrigeren Preis als andere Metalle zu drucken. Die Festigkeit, Steifigkeit und chemische Beständigkeit der verschiedenen Edelstahltypen variieren.

Silikon

Kunststoffe wie Silikon haben eine breite Palette von Anwendungen in der Medizin- und Lebensmittelindustrie. Für die Biokompatibilität kann es als Klasse V oder Klasse IV zertifiziert werden. Silikon kann für sowohl kurzfristige als auch langfristige Implantate verwendet werden. Silikon findet sich häufig in Kathetern, Atemmasken, medizinischen Schläuchen und Dichtungen.

Während Silikon 3D-Drucker noch in den Kinderschuhen stecken, ist die Silikon-Gießerei mit 3D-gedruckten Formen eine schnelle, kostengünstige Möglichkeit, hochwertige Teile und Produkte herzustellen.

Die Zukunft des 3D-Drucks in der Medizin

Aufgrund der einzigartigen Bedürfnisse jedes Patienten und Körpers erfordern medizinische Geräte oft die meiste Anpassung aller Produkte in allen Branchen. Aufgrund der hohen Kosten und langen Vorlaufzeiten der Werkzeugherstellung für die traditionelle Fertigung waren diese Geräte historisch gesehen teuer und langsam in der Produktion. Mit der Fähigkeit, kleine Serien von hochgradig maßgeschneiderten Teilen herzustellen, definiert der 3D-Druck neu, was in der Medizin möglich ist.

Die Anpassung medizinischer Lösungen an Patienten und Ärzte verbessert die Ergebnisse und reduziert Kosten und Produktionszeiten, was die Zugänglichkeit erhöht. Maßgeschneiderte medizinische Geräte, Implantate und Werkzeuge sind jetzt zugänglicher als je zuvor. Da die 3D-Drucktechnologien weiterhin fortschreiten, werden Gesundheitsdienstleister und Forscher weiterhin neue Anwendungen erforschen, von Implantaten und chirurgischen Werkzeugen bis hin zu Geweben und funktionierenden Organen.

Die Wahl des besten 3D-Druck-Filaments ist entscheidend, sobald Sie mit dem 3D-Druck beginnen. Die Wahl des richtigen Filaments sollte auf einer fundierten Entscheidung basieren.

Bei der Auswahl eines Filaments müssen Sie möglicherweise einige Faktoren berücksichtigen, zum Beispiel, wie stark soll Ihr gedrucktes Teil sein? In Bezug auf Genauigkeit und Präzision, was möchten Sie erreichen? Welches Maß an Flexibilität benötigen Sie für Ihr Produkt? Und so weiter. Hier sind einige gängige 3D-Druck-Filamente, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen für Ihr Projekt hilfreich sein könnten.

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PLA

3D-Druckprodukte, die PLA verwenden, sind bei Verbrauchern sehr beliebt. Im Allgemeinen ist es ein sehr beliebtes 3D-Druck-Filament. Es ist in einer Vielzahl von Farben erhältlich. Darüber hinaus verzieht sich das Material nicht leicht und ist biologisch abbaubar.

Vorteile

• Biologisch abbaubar
• Einfach zu drucken
• Erhältlich in transluzenten und leuchtenden Farben
• Angenehmer, süßer Geruch

Nachteile

• Brüchig
• Verstopft manchmal die Druckdüse

Anwendungen

Polylactid ist ein häufig verwendetes Material für Prototypen, medizinische Implantate, Lebensmittelbehälter, wenig abgenutzte Spielzeuge usw.

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ABS

Ein beliebtes 3D-Druck-Filament, ABS bietet hohe Schlagfestigkeit und Robustheit. Es ist ein ausgezeichnetes Material für den Extrusionsdruck, da es flexibel und stark ist.

Vorteile

• Langlebig und leicht
• Preiswert
• Flexibel
• Geeignet für Profis und Anfänger

Nachteile

• Unangenehme Dämpfe
• Hochentzündlich, da es auf Erdöl basiert, ist es nicht biologisch abbaubar
• Verzieht sich leicht
• Schmilzt bei hohen Temperaturen

Anwendungen

ABS wird am häufigsten für Spielzeuge, elektronische Komponenten und bewegliche Teile verwendet. Zusätzlich findet es Anwendung in Fahrradhelmen, Autokomponenten, Eheringen, Handyhüllen und Auto-Handyhalterungen.

 

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PETT (PETG, PET)

Ein häufiger Kunststofftyp ist PET (Polyethylenterephthalat). Dieser Kunststoff wird oft für Lebensmittelbehälter und Plastikflaschen verwendet. PETG, eine Variante von PET, wird für den 3D-Druck verwendet. Das ‚G‘ steht für ‚glykolmodifiziert‘. Diese Modifikation macht das Filament leichter druckbar und weniger brüchig.

Vorteile

• Flexibel und stark
• Hohe Schlag- und Temperaturbeständigkeit
• Einfach zu drucken

Nachteile

• Das Produkt ist hygroskopisch (nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf, daher ist eine ordnungsgemäße Lagerung erforderlich)
• Die Oberfläche kann leicht zerkratzt werden

Anwendungen

Neben Handyhüllen, Elektronik, mechanischen Komponenten, Schmuck und Schutzkomponenten wird PET auch in anderen Gegenständen weit verwendet.

 

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PVA

Kunststoffe aus Polyvinylalkohol sind biologisch abbaubar und ungiftig. PVA ist nicht nur leicht 3D-druckbar, sondern auch als Stützmaterial während des 3D-Drucks gut geeignet.

Vorteile

• Langlebig
• Wasserlöslich
• Ungiftig und biologisch abbaubar
• Einfach zu drucken

Nachteile

• Relativ teuer im Vergleich zu anderen Materialien
• Nicht leicht erhältlich
• Hygroskopisch (nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf)

Anwendungen

PVA findet häufig Verwendung in Verpackungsfolien, Papierkleberdickungsmitteln und Kinderspielzeug.

 

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TPE

Kunststoffe mit gummiartigen Eigenschaften sind Thermoplastische Elastomere (TPE). Dies macht sie langlebig und flexibel. Physikalische Belastungen können von TPE aufgenommen werden, da es sowohl dehnbar als auch weich ist. Es hat die Fähigkeit, eine beträchtliche Menge an Verschleiß sowie Biegen, Kompression und Dehnung zu widerstehen.

Vorteile

• Hohe Flexibilität
• Gute Biege- und Kompressionsfestigkeit
• Robust

Nachteile

• Langsame Druckgeschwindigkeit
• Schwer zu drucken

 

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Holz

Tatsächlich handelt es sich bei Holzfilamenten um PLA, das mit Holzfasern versetzt ist. Diese Kombination ermöglicht es Ihnen, Objekte zu drucken, die sich wie Holz anfühlen und aussehen. Es ist möglich, Weide, Ebenholz, Kiefer, Birke usw. als PLA-Holz zu verwenden. Holzfilamente können verwendet werden, um Teile herzustellen, die ästhetisch überlegener sind als andere Materialien, aber sie haben geringere Festigkeit und Flexibilität. Um Schäden oder Verbrennungen am Holz zu vermeiden, müssen Sie auf die Temperatur achten. Auch die Düse Ihres Druckers kann abnutzen, wenn das Filament Holz enthält.

In einigen Fällen wird Holz besser für Objekte verwendet, die eher für ihr Aussehen als für komplexe Funktionen gedacht sind. Mit Holzfilament können Sie Dekorationen für Tische, Regale und Schreibtische drucken. Dieses Filament kann auch verwendet werden, um Maßstabsmodelle zu erstellen.

Vorteile

• Unglaublich schön. Geeignet für Modelle
• Zum Schneiden und Bemalen

Nachteile

• Weniger Festigkeit
• Weniger Flexibilität
• Die Düse nutzt sich eher ab

 

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Metall

Voluminöse und glänzende Modelle können mit Metallfilamenten erstellt werden. Ein Metallfilament besteht aus einer Mischung von ABS/PLA und Metallpulver. Da Metallmischungen dichter sind als PLA und ABS, wiegt und sieht das Endmodell wie reines Metall aus.

Je nach Ihren kommerziellen Bedürfnissen können Sie Filamente finden, die aus Messing, Aluminium, Kupfer, Bronze und Edelstahl hergestellt werden. Metallische Pulverpartikel können die Effizienz Ihrer Düse beeinträchtigen, da sie ebenfalls abrasiv sind. Wenn Sie visuelle Attraktivität und Funktionalität suchen, sind Metallfilamente eine ausgezeichnete Wahl. Metallfilament eignet sich zur Herstellung von Werkzeugen, Spielzeugen, Modellen und Endbearbeitungskomponenten.

Vorteile

• Visuelle Attraktivität, metallischer Look und Finish
• Minimale Schrumpfung und Verformung beim Abkühlen
• Haltbarkeit

Nachteile

• Zu abrasiv für Düsen
• Schwer zu drucken

 

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Nylon

Eines der beliebtesten Filamente für 3D-Druck ist Nylon, das in vielen industriellen Komponenten verwendet wird. In Bezug auf Festigkeit, Haltbarkeit und Flexibilität ist Nylon ein sehr geeigneter Werkstoff für den 3D-Druck.

Ein weiteres einzigartiges Merkmal von Nylon ist seine Fähigkeit, vor oder nach dem Druck gefärbt zu werden. Aufgrund seiner Festigkeit und Haltbarkeit ist Nylon ein großartiges Material zum Erstellen von Prototypen, Werkzeugen, Zahnrädern, Schnallen, Scharnieren usw.

Vorteile

• Flexibilität, Haltbarkeit und Festigkeit
• Kann nach dem Schmelzen wiederverwendet werden
• Thermoplastisch
• Weniger spröde als ABS und PLA

Nachteile

• Hygroskopisch
• Teuer
• Kann beim Erhitzen toxische Dämpfe abgeben
• Hohe Temperaturen für den Druck erforderlich

 

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Leitfähiges Filament

Elektrischer Strom kann durch leitfähige Filamente fließen, was sie einzigartig in ihrer Fähigkeit macht, Elektrizität zu leiten. PLA- und ABS-Filamente mit leitfähigen Kohlenstoffpartikeln werden als leitfähige Filamente bezeichnet. Kleine elektronische Projekte funktionieren gut mit diesen Filamenten. Zum Beispiel wird dieses Filament häufig in digitalen Tastaturen, Schaltungen und Spielecontrollern verwendet.

Vorteile

• Benötigt kein beheiztes Bett
• Nützlich für Projekte im Bereich Elektronik

Nachteile

• Verzieht/schrumpft beim Abkühlen
• Nicht flexibel
• Nicht langlebig

 

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Ton/Ceramic

Ein großer Teil der in dieser Branche verwendeten Materialien besteht aus Kunststoff. Ton ist eine sehr beliebte nicht-kunststoffbasierte Option. Kupfer und Ton werden typischerweise verwendet, um Tonfilamente herzustellen. Falsche Keramiken werden oft mit diesem extrem spröden Filament hergestellt. Dieses Material kann verwendet werden, um Gegenstände zu drucken, die wie handgefertigt aussehen müssen.

Vorteile

• Hat Eigenschaften, die dem Ton ähneln
• Kann in einem Ofen gebrannt werden

Nachteile

• Teuer
• Teile können sich während des Abkühlens verziehen/schrumpfen

 

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Magnetisch

Ein magnetisches Filament wird durch Mischen von Eisenpulver mit PLA oder ABS hergestellt. Dieses Material wird ferromagnetisch von Magneten angezogen. Es gibt auch ein Gunmetal-Finish auf dem Material. Mit diesem Material können Sie Spielzeuge und Werkzeuge drucken.

Vorteile

• Ästhetisch ansprechend
• Stark und langlebig
• Haftet an Magneten

Nachteile

• Nachbearbeitung ist ein sehr spezifischer Prozess
• Teuer
• Erfordert ein beheiztes Bett

 

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Kohlefaser

Das Kohlefaserfilament wird hergestellt, indem ABS, PLA usw. mit Kohlefaser verstärkt wird. Es ist relativ leicht, steif und fest. Häufiges Drucken von Kohlefaser-Materialien kann Ihre Druckerdüse abnutzen, da Kohlefaser häufig in strukturellen Anwendungen verwendet wird.

Kohlefaserfilamente können aufgrund ihrer niedrigen Dichte und hohen strukturellen Festigkeit in großen Mengen gedruckt werden.

Vorteile

• Verbesserte strukturelle Eigenschaften
• Leicht
• Weniger Schrumpfung beim Abkühlen

Nachteile

• Verursacht Verschleiß an der Druckerdüse

 

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Acetal (POM)

Häufig in Kunststoffteilen verwendet, die hohe Präzision erfordern, ist Acetal auch als POM (Polyoxymethylen) bekannt. Reißverschlüsse, Zahnräder, Lager und Fokussierungsmechanismen für Kameras können ebenfalls aus Acetal hergestellt werden. Acetal wird aufgrund seiner Festigkeit und Steifigkeit in diesen Anwendungen bevorzugt. Darüber hinaus macht sein niedriger Reibungskoeffizient es als 3D-Druckmaterial wünschenswert. Wenn Festigkeit und geringe Reibung in Teilen erforderlich sind, ist Acetal ein gutes Material.

Vorteile

• Hohe Festigkeit und Steifigkeit
• Beständig gegen Chemikalien und Hitze
• Perfekt für funktionale Anwendungen

Nachteile

• Die Temperatur des Druckbetts muss hoch sein.
• Haftung der ersten Schicht ist schwierig.

 

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Polypropylen

Polypropylen (PP) hat viele Verwendungszwecke aufgrund seiner vielen vorteilhaften Eigenschaften. Neben seiner chemischen Beständigkeit ist das Material leicht, flexibel und robust. Diese Materialien werden häufig in der Textil-, Ingenieur- und Lebensmittelverpackungsindustrie verwendet.

Ein Problem bei PP ist, dass es kein sehr benutzerfreundliches Material für den 3D-Druck ist. Verziehen und schlechte Schichthaftung sind häufige Probleme. Trotz einiger der besten chemischen und strukturellen Eigenschaften kann PP in Bezug auf Druckbarkeit nicht mit ABS und PLA mithalten. Als allgemeine Regel ist PP am besten für das Drucken von leichten und robusten Materialien geeignet.

Vorteile

• Hohe Festigkeit und Haltbarkeit
• Beständig gegen Chemikalien

Nachteile

• Schlechte Schichthaftung
• Schwer zu drucken
• Kann sich erheblich verziehen

 

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Wachs

Ein Gussmaterial ist Wachs. Metalle wie Zinn, Messing und Bronze können mit Wachsfilamenten dargestellt werden. Im Vergleich zu den meisten anderen Filamenten ist Wachs weicher. Der Extruder benötigt jedoch einige Anpassungen. Darüber hinaus muss möglicherweise ein Kleber auf das Druckbett aufgetragen werden.

Vorteile

• Macht Formen aus Ihrem Drucker

Nachteile

• Eingeschränkte Anwendungen
• Erfordert Modifikationen an Ihrem Drucker

 

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ASA

Acrylnitril-Styrol-Acrylat wird oft als wetterbeständiges Material angesehen. Dieses Filament ist leicht zu drucken und relativ starr und stark. Neben seiner chemischen Beständigkeit ist ASA auch hitze- und chemikalienbeständig. Bei Hitze und Sonnenlicht denaturieren ASA-Modelle nicht und werden nicht gelb wie ABS-Modelle.

Vorteile

• Verzieht sich weniger als ABS
• Ideal für Autoteile

Nachteile

• Kann während des Drucks reißen

 

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HIPS

Die Eigenschaften von HIPS (High Impact Polystyrene) kombinieren die Elastizität von Gummi mit der Härte von Polystyrol. Oft wird es verwendet, um Schutzverpackungen herzustellen, da es sich um ein Copolymer handelt. Stützmaterialien werden typischerweise durch Verwendung von HIPS-Materialien beim 3D-Druck von Modellen gedruckt. Überhangmaterialien werden durch Stützstrukturen an Ort und Stelle gehalten.

Vorteile

• Stärker als PLA/ABS
• Weniger Schrumpfung/Verziehen als ABS
• Kann leicht bemalt werden

Nachteile

• Kann nur mit ABS verwendet werden
• Hat Haftungs- und Verformungsprobleme

Die 3D-Drucktechnologie hat die Innovation in zahlreichen Branchen beschleunigt, darunter Zahnmedizin, Brillen, Prothesen, Möbeldesign, Archäologie, Paläontologie und forensische Wissenschaften. Tatsächlich stehen wir erst am Anfang der Erkenntnis, wie 3D-Druck unser Leben und unsere Arbeit drastisch verbessern kann.

Es stehen verschiedene Techniken für den 3D-Druck zur Verfügung

Die additive Fertigung ist durch die Einführung oder Verbindung zusätzlicher Materialien zur Erstellung eines Teils gekennzeichnet. Objekte, die in 3D gedruckt werden können, sind geometrisch komplex, was sie ideal für eine Vielzahl von Fertigungsanwendungen macht. Teile können mit verschiedenen Technologien und Maschinen, die von Hunderten bis Millionen von Dollar kosten, gedruckt werden.

Ein Verfahren der additiven Fertigung verwendet 3D-Druck, um Objekte zu erstellen. Ein Teil wird mit additiver Fertigung hergestellt, wenn zusätzliches Material hinzugefügt wird, im Gegensatz zur subtraktiven Fertigung, bei der Material entfernt wird. Durch die Verwendung von CAD-Dateien (Computer-Aided Design) erstellen 3D-Drucker dreidimensionale Objekte. Viele Materialien und Technologien sind für den 3D-Druck verfügbar, was das Design von Teilen für praktisch jede Branche erleichtert.

Was sind die Vorteile des 3D-Drucks in der Fertigung?

Obwohl der 3D-Druck oft mit Spielzeug und einfachen Gegenständen in Verbindung gebracht wird, kann er tatsächlich Komponenten produzieren, die den härtesten Bedingungen standhalten. Eine breite Palette von Branchen, einschließlich Energie, Automobilindustrie und Verteidigung, nutzt 3D-gedruckte Teile in der Fertigung. Seine transformativen Effekte sind in zahlreichen Branchen und Prozessen zu spüren, von funktionalen Prototypen bis hin zu Werkzeugen, Vorrichtungen und Endverbrauchsteilen.

Es könnte Sie überraschen zu erfahren, dass 3D-Drucker seit den 1980er Jahren existieren, obwohl viele Menschen dachten, sie seien eine neue Technologie. 3D-Druck wurde bis 2009 hauptsächlich für industrielle Anwendungen verwendet, und die Drucker waren für die meisten Unternehmen prohibitively teuer. Die Kosten für den 3D-Druck sind seitdem erheblich gesenkt worden, da 3D-Drucker begonnen haben, weit verbreitet für Fertigungszwecke eingesetzt zu werden. Mehrere Faktoren sind für das Wachstum der 3D-Druckindustrie verantwortlich, wie die zunehmende Nutzung von 3D-Druck in der Fertigung, die vorher als unmöglich galt, bevor die Technologie an Fahrt gewann.

Der 3D-Druck verwendet eine Vielzahl von Techniken

Was sind die häufigsten 3D-Drucktechnologien? Es gibt mehrere 3D-Drucktechniken. Teile werden in diskreten Schichten aufgebaut, die in allen 3D-Drucktechnologien als Schichten bezeichnet werden.

Fused Filament Fabrication (FFF, auch bekannt als Fused Deposition Modeling)
Continuous Fiber Reinforcement (CFR)

FFF (Fused Filament Fabrication)

Der häufigste und kostengünstigste Drucktyp ist die Fused Filament Fabrication. FFF besteht darin, ein Thermoplastikum nahe seinem Schmelzpunkt zu erhitzen und es durch eine Düse zu extrudieren, die ein Querschnittsbild der Schichtung für jedes Teil erzeugt. Schichten werden auf diese Weise nacheinander hinzugefügt.

Continuous Fiber Reinforcement (CFR)

FFF-Teile können mit kontinuierlichen Fasern verstärkt werden, indem Continuous Fiber Reinforcement verwendet wird. Zwei Arten von Extrusionssystemen werden in CFR-fähigen Maschinen verwendet – eines für konventionellen FFF-Filament und eines für große Stränge von kontinuierlichen Fasern. Im Gegensatz zu FFF-Füllmaterial werden diese Fasern in Schichten angeordnet. Diese Technologie produziert erheblich stärkere Teile (bis zu 10-mal stärker als die entsprechenden Aluminiumteile) und kann Standard-FFF-Materialien wie ABS und PLA ersetzen.

Die heute am weitesten verbreitete Technologie für den 3D-Druck ist die Fused Filament Fabrication. Die mit Kohlefaser verstärkten Materialien bieten die gleichen Vorteile wie FFF, da sie Schwächen der Teile beseitigen. Ein CFR-Teil ist stark genug, um bearbeitetes Aluminium in wesentlichen Fertigungsprozessen zu ersetzen, im Gegensatz zu FFF-Komponenten, die normalerweise durch die Stärke schwacher Polymere begrenzt sind.

Letztendlich geht es um

Durch die Integration mehrerer Drucker in den Fertigungsprozess stellen viele Unternehmen fest, dass sie die Zeit, die sie mit der Herstellung von Teilen im Haus verbringen, erheblich reduzieren können. Die Verwendung eines 3D-Druckers zur Herstellung von maßgeschneiderten Teilen in geringer Stückzahl kann eine schnellere und kostengünstigere Option sein. Infolgedessen können Unternehmen Zeit und Energie auf Teile konzentrieren, die Einnahmen generieren, anstatt auf Teile in geringer Stückzahl, die möglicherweise keine Einnahmen bringen. Die Nutzung eines 3D-Druckers ermöglicht eine schnelle Produktion von Designs, ohne Ressourcen für Teile zu verschwenden, die möglicherweise nicht den Qualitätsstandards entsprechen. Daher sind 3D-Drucker ideal für die Herstellung von maßgeschneiderten Prototypen, Werkzeugen und Vorrichtungen in geringer Stückzahl, die komplex sein und schwer zu bearbeiten sein können, aber für einen erfolgreichen Produktionsprozess unerlässlich sind.

Die Produktentwicklung beschleunigt sich, was dazu führt, dass sich die Designregeln ändern. DMLS (Direct Metal Laser Sintering) ist ein hervorragendes Beispiel dafür. Es gibt ein erhebliches Potenzial für die direkte Metall-Laser-Sinterung im Bereich der medizinischen Geräte. Zu Beginn des Designprozesses ist jedoch ein neues Denken erforderlich. Dies stellt eine der Übergangsphasen dar, die Designer durchlaufen müssen, wenn sie neue Technologien implementieren, um die Herstellung und das Design medizinischer Geräte effizienter und effektiver zu gestalten.

Durch das Prototyping von Designs in ungewöhnlichen Formen können Zeit und Kosten gespart werden. Der Hauptunterschied zwischen DMLS und anderen 3D-Drucktechniken besteht darin, dass echtes Metall verwendet wird. Solche Materialien werden seit Jahrzehnten für industrielle Anwendungen genutzt.

Designprofis schätzen diesen Prozess, da sie mit organischen Formen experimentieren können, die nicht einfach maschinell bearbeitet werden können. Die Entwicklung von implantierbaren Körperteilen, die maßgeschneidert für den Empfänger sind, ist beispielsweise eine faszinierende Aussicht. Eine präzise Fünf-Achsen-Maschine wäre erforderlich, um diese Implantate herzustellen. Ein direkter DMLS-Ersatz kann durch Scannen der tatsächlichen Knochenstruktur einer Person gedruckt werden.

Chirurgische Werkzeuge in organischen Formen sind ebenfalls eine Chance. Je nach Anwendung können diese Geräte für die Metall-Spritzguss- oder Gießverfahren entwickelt werden, die beide relativ hohe Werkzeugkosten und Lieferzeiten von Wochen haben können. Mit 3D-Druck können wir präzise Prototypen von chirurgischen Handwerkzeugen herstellen. Meistens kann es innerhalb von 3 bis 5 Tagen einen Chirurgen erreichen. Es ist noch teurer pro Stück für höhere Mengen, traditionelle Spritzgussverfahren zu nutzen, aber es ist immer noch viel langsamer als ein paar Tage für kleinere Mengen.

Für Experimente, Design und das Testen von Funktionalität sind die Attribute Zeit, Kosteneinsparungen und Designfreiheit entscheidend. Der Ingenieurradius kann für diese beiden Produkttypen auf nur ein paar Tage verkürzt werden.

Allerdings erfordert es eine andere Denkweise. Während der Designphase müssen Sie es anders angehen. Während des Bauprozesses besteht eine der größten Anpassungen darin, wie man mit den inneren Spannungen umgeht. Es umfasst das Schmelzen eines Metallpulvers bei Raumtemperatur, gefolgt von schneller Abkühlung. Während des Bauprozesses gibt es schnelle Änderungen, die Stress auf alle Schichten ausüben. Während des Bauvorgangs biegt sich das Teil nach oben.

 

 

 

Um die unerwünschten Effekte dieses Prozesses zu minimieren, ist es wesentlich, welche Orientierung die konsistenteste Querschnittsfläche liefert (wie das Teil in den verschiedenen Phasen des Bauprozesses positioniert werden sollte), sowie strukturelle Unterstützungselemente hinzuzufügen, die während des Baus erzeugt werden.

Nach dem Bau durchläuft jedes Teil einen Entlastungszyklus in einem Ofen. Dies verhindert, dass sich die Teile nach dem Entfernen der strukturellen Stützen und der Bauplatte verziehen. Es ist auch wichtig, den Bauunterstützung aus dem Bauplan zu entfernen. Es ist entscheidend, die Teile so zu arrangieren, dass der Entfernen der Unterstützung mit Handwerkzeugen oder einer sekundären Bearbeitung erreicht werden kann.

Die Layers-App bietet Designrichtlinien, um ihren Kunden zu helfen, Warnsignale während des Designs zu identifizieren. Bei der Bewertung wird jedes Teil auf die allgemeine Druckfähigkeit geprüft, und wenn nötig, werden Anpassungen am Design vorgenommen. Es ist entscheidend für den Designer zu wissen, wie das Teil während des Baus orientiert werden sollte, wenn er speziell für DMLS entwirft.

Zunächst müssen Sie über Werkzeugwege und Trennlinien nachdenken. Design für DMLS muss sich darauf konzentrieren, so wenig Material wie möglich zu verwenden und selbsttragende Merkmale zu integrieren. Wir bei Layers.app haben einen ausgezeichneten Designleitfaden erstellt, um neuen Benutzern den richtigen Weg zu zeigen.