Welches Fertigungsverfahren für welche Branche?
Jede Produktionsbranche stellt spezifischen Ansprüche an ihre Fertigungsverfahren. Entscheidend für die Wahl der Technik sind dabei die genutzten Materialien sowie die angestrebten technischen und kosmetischen Merkmale des Produktes. Auch die angestrebte Stückzahl – Prototyp, Kleinserie oder Großserie – limitiert die Wirtschaftlichkeit eines Fertigungsverfahrens. Im Folgenden erfahren Sie, welche Verfahren sich in welcher Branche etabliert haben:
Luftfahrt
Ingenieure und Designer in der Luftfahrtbranche nutzen überwiegend CNC-Bearbeitung für die Herstellung benutzerdefinierter Teile, da das Verfahren hohe Präzision und ein breites Spektrum geeigneter Materialien und Oberflächenbearbeitungen bietet. Hierbei sind insbesondere die geringen Toleranzen, die die spanenden Verfahren bei Metallen wie Aluminium, Stahl und Titan erreichen können, von Vorteil. Für Teile, die nicht gefräst oder gedreht werden müssen, eignen sich darüber hinaus Blechbearbeitung, ) sowie Selektives Lasersintern (SLS). Diese Verfahren erlauben komplexe Geometrien und Skalierbarkeit bei relativ geringen Kosten. Definierte aerodynamische Eigenschaften und im 3-D-Druck erzeugte komplexe Leichtbaustrukturen helfen dabei, Material, Gewicht und Treibstoff einzusparen. Im Endeffekt sinken die CO2-Emissionen sowie die Fertigungskosten. Da Flugzeuge einen relativ langen Gebrauchszyklus haben, profitiert die Branche von additiven Verfahren, um bei Bedarf Ersatzteile und modifizierte Komponenten zu produzieren, ohne dass eine Lagerhaltung nötig ist.
Medizintechnik
Hier bildet DMLS (Direct Metal Laser Sintering) das beliebteste Fertigungsverfahren für Metallteile. Es erzeugt belastbare Teile mit komplexen Geometrien zu einem Bruchteil der Kosten traditioneller CNC-Bearbeitung. Für Kunststoffteile bietet sich hingegen SLS an. Die additive Fertigung besitzt in der Medizinbranche generell einen Kostenvorteil: Laborequipment und Geräte sind zumeist spezifizierte Nischenprodukte, die in kleineren Serien hergestellt werden. Hier reduziert eine werkzeuglose Fertigung die Stückkosten erheblich. Darüber hinaus ermöglichen additive Fertigungsverfahren in der Implantologie und Prothetik die Anfertigung von Produkten, die auf die individuelle Physiologie eines Patienten zugeschnitten sind. Netzstrukturen und Spezialbeschichtungen von passgenauen Knochenimplantaten simulieren die körpereigene Substanz und erleichtern das Einwachsen.
Technologiebranche und Konsumgüter
Obgleich die Technologiebranche mit diversen Fertigungsverfahren arbeitet, bringt das FDM-Verfahren signifikante Vorteile mit sich. Es erzeugt robuste Teile, bietet eine große Materialauswahl und die Möglichkeit zur Fertigung hoher Stückzahlen. Um detaillierte Modelle im Rapid Prototyping zu fertigen eignen sich darüber hinaus Photopolymere, wie sie die festen und gummiartigen Kunststoffe beim PolyJet-3D-Druck darstellen. Für kosmetische Prototypen nutzen Technologieproduzenten häufig den Vakuumguss, der die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und Farbgebung optimal simulieren kann. Vakuumguss-Modelle stellen häufig die Vorläufer einer Serienproduktion dar, die anschließend im Spritzguss-Verfahren realisiert wird.
Automobilindustrie
CNC-Bearbeitung stellt das wichtigste Fertigungsverfahren für Entwicklungen in der Automobilindustrie dar. Gerade hier steht die breite Auswahl an Materialien und benutzerdefinierten Oberflächenbearbeitungen im Vordergrund. Für den Montageprozess nutzen Fertigungsingenieure die Vorteile von FDM, um speziell angefertigte Montageblöcke und -vorrichtungen mit bis zu einem Meter Länge zu entwickeln. 3-D-Druck-Verfahren sind in erster Linie zukunftsweisend, was die wirtschaftliche Fertigung von Metallteilen anbelangt. Gegenüber anderen Techniken kann hier Material eingespart werden, was bei teuren Rohstoffen wie Titan besonders ins Gewicht fällt. Große Automobilhersteller arbeiten aktuell daran, Verfahren wie Selektives Laserschmelzen, Binder Jetting und Elektronenstrahlschmelzen auf ihre Ansprüche hin zu optimieren.
Fazit
Was die Wahl des Fertigungsverfahrens anbelangt, besitzen die verschiedenen Optionen branchenspezifische Vorteile. Alternativen bestehen immer dann, wenn etwa beim Detailreichtum oder den kosmetischen Merkmalen Kompromisse eingegangen werden. Hier müssen die Ansprüche an einen Prototypen mit den Kosten des jeweiligen Verfahrens in Einklang gebracht werden.