Als herausragende Merkmale der additiven Fertigung gelten die werkzeuglose Herstellung, der Wegfall geometrischer Restriktionen (hier: Hinterschnitte etc.), funktionelle Optimierungen (zum Beispiel in Form von Leichtbaukonstruktionen), die Integration von Funktionen während des Fertigungsprozesses und die Möglichkeit der Teilzusammenfassung, die zur Reduktion der Montagekomplexität beiträgt. Diese Merkmale sind dabei branchenübergreifend positiv zu bewerten, so dass Gemeinsamkeiten im Hinblick auf das Anforderungs- und Nutzungsprofil entstehen. Im Wesentlichen wird Additive Manufacturing daher branchenübergreifend für folgende Einsatzoptionen bzw. -gebieten genutzt:
- Herstellung von Einzelstücken, Pilotserien, Kleinserien und Ersatzteilen.
- Realisierung von komplexen Geometrien, Leichtbaukonzepten und individuell angepassten Produkten.
- Generelle Verkürzung der Entwicklungszeiten.
- Herstellung von Werkzeugen und Hilfsmitteln.
Typische additiv konzeptionierte und realisierte Lösungen sind zum Beispiel strömungsoptimierte Fluidkanäle, die zwecks Kühlung direkt in das jeweilige Bauteil integriert werden. Auch bei der Integration von komplexen Einzelbauteilen, die den Einsatz von zusätzlichen Schweiß- oder Schraubverbindungen überflüssig machen, stellt Additive Manufacturing eine erstklassige Lösung dar. Zudem kann das volle Leichtbaupotenzial durch FEM-Simulationen in Kombination mit der weitgehenden Geometriefreiheit explizit für die Fertigung von zum Beispiel Produkten mit variablen Trägerabständen, unterschiedlichen Trägerquerschnitten und verschiedenen Trägerdurchmessern genutzt werden. Die Herstellung solcher Bauteile bzw. Produkte im Rahmen der additiven Fertigung kann dabei grundsätzlich ohne Mehraufwand realisiert werden.
Die Luftfahrt gilt dabei als der Vorreiter im Hinblick auf die Nutzung des 3D Drucks im Rahmen von Additive Manufacturing. Aber auch die Automobilindustrie, die Bauindustrie, der Maschinen- und Anlagenbau sowie die Medizintechnik implementieren das Fertigungsverfahren immer gezielter und häufiger in ihre Prozessketten. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Auflistung expliziter Anwendungs- bzw. Einsatzgebiete.
Luft- und Raumfahrt
Die additive Fertigung sorgt explizit in diesem Bereich für Einsparungen bzw. Kostenvorteile durch neue Möglichkeiten rund um die Konstruktion. Gerade bei Fluggeräten sind Gewichtseinsparungen eminent wichtig. Denn durch die Leichtbauweise können erhebliche Einsparungen – zum Beispiel durch einen verringerten Treibstoffverbrauch – bei den allgemeinen Betriebskosten erzielt werden. Da die Unternehmen in diesem Fall typischerweise immer die Gesamtbetriebskosten (hier: Total Cost of Ownership) betrachten, werden in der Regel höhere Anschaffungskosten akzeptiert, sofern im Endeffekt nachweislich die Betriebskosten gesenkt werden. Additiv hergestellte und auf Leichtbau optimierte Konstruktionen sind in der Regel dabei zwar nicht hinsichtlich der Konstruktions- oder Herstellerkosten günstiger als konventionell gefertigte Lösungen, jedoch ermöglichen sie eben Treibstoffeinsparungen. Diese bringen nicht nur generelle Kostenvorteile, sondern reduzieren auch mitunter deutlich den Ressourcenverbrauch.
Werkzeug- und Formeinbau
In diesem Segment werden vorzugsweise Einzelstücke oder Kleinserien produziert. Durch den Umstand, dass additiv gefertigte Bauteile weitaus schneller zur Verfügung stehen, können auch die Endprodukte im Vergleich zu konventionell gefertigten Produkten viel schneller auf den Markt gebracht werden. Außerdem entsteht durch die Nutzung von Additive Manufacturing die Möglichkeit, Geometrien herzustellen, die bislang praktisch nicht produziert werden konnten. Außerdem verbessert sich die grundsätzliche Performance von Werkzeugen. So können zum Beispiel Kühlkanäle integriert werden, die ein effektives und intensives Arbeiten über einen langen Zeitraum ermöglichen.
Elektro- und Elektronikindustrie
Ähnlich wie im Werkzeug- und Formeinbau ist auch in der Elektro- und Elektronikindustrie insbesondere eine unzureichende Kühlung dafür verantwortlich, dass leistungsfähigere Geräte oder kompaktere Bauformen nicht realisiert werden können. Mit additiven Fertigungstechnologien können Sie nunmehr aber individuell maßgeschneiderte Kühlsysteme in Geräte oder Bauteilen integrieren, die Wärme genau dort aufnehmen, wo sie auch entsteht. Durch den Ansatz, lediglich explizit die Komponenten additiv herzustellen, bei denen dieser Verfahrensweg seine Vorteile voll ausspielen kann, steigern Sie zum einen die Produktivität und senken zum anderen die Kosten.
Automobilindustrie
Bereits seit Jahren ist die Anwendung von Additive Manufacturing im Automobilbau im Rahmen des Prototypings weit verbreitet. In letzter Zeit gewinnt diese Verfahrenstechnik aber auch im Motorsport oder bei Konzeptfahrzeugen immer mehr an Bedeutung. Als verfahrenstechnischer Vorteil steht dabei insbesondere die hohe geometrische Freiheit im Fokus. Diese erlaubt es Ihnen, eine nahezu restriktionslose Optimierung von entsprechenden Bauteilen – zum Beispiel im Hinblick auf die Strömungsführung oder auf das Gewicht – vorzunehmen.
Gießereitechnik
In der Gießereitechnik hat sich Additive Manufacturing schon länger als Verfahrensweg etabliert. Im Fokus steht dabei vor allem die Fertigung von Sandkernen und -formen für den Sandguss sowie von den für Feinguss vorgesehene Modelle. Im Rahmen der konventionellen Fertigung müssen die jeweiligen Konstruktionen den entsprechenden Anforderungen des so bezeichneten Abformprozesses genügen. Es müssen zum Beispiel Ausformschrägen angebracht werden. Die Kerne müssen sich zudem direkt in einem Kernkasten produzieren und auch wieder aus ihm entformen lassen. Dies führt in der Praxis schnell zu unerwünschten Einschränkungen. Der 3D Druck von Gießwerkzeugen stellt in Anbetracht von dünnen Wandstärken, engen Toleranzen und extrem komplexen Geometrien eine explizit wirtschaftliche Lösung dar. Prädestiniert ist eine solche additive Lösung für die Fertigung von Jahresstückzahlen bis etwa 10.000 Artikeln.
Automatisierungstechnik sowie Maschinen- und Anlagenbau
Eine Additive Fertigung lässt sich aus ähnlichen Beweggründen wie im Form- und Anlagenbau auch in der Automatisierungstechnik sowie dem Maschinen- und Anlagenbau effektiv einsetzen. So beschleunigen auch hier die lediglich kurzen Wartezeiten zwischen Anfertigung der Konstruktion und dem letztendlichen Vorliegen des tatsächlichen bzw. realen Bauteils die Projektlaufzeiten.
Montagetechnik
Additive Manufacturing ermöglicht die kurzfristige Fertigung von Einzelstücken, wie zum Beispiel Schablonen, die ein wichtiges Hilfsmittel in der Montagetechnik darstellen. Diese Einzelstücke lassen sich dabei direkt und ohne Planungszeit aus den ohnehin bereits vorliegenden CAD-Daten binnen kürzester Zeit erstellen.
Medizinische Anwendungen und Dentaltechnik
Im Rahmen der Medizintechnik können Sie via additiver Fertigungsprozesse individuell auf den jeweiligen Patienten abgestimmte Produkte – wie zum Beispiel Schädelplatten aus Titan – anfertigen. Somit fördert die Additive Fertigung nachhaltig den Behandlungserfolg. Auch in der Dentaltechnik werden additive Fertigungsverfahren bereits seit Jahren für die Fertigung von Kronen, Brücken, Schienen, Abdrucklöffel oder zum Beispiel auch Schablonen eingesetzt. Dabei kommen vorwiegend Materialien wie Keramiken bzw. Hybridmaterialien, Polymere oder teilweise auch Gold zum Einsatz. Als Verfahrenstechniken finden vielfach der Laser-Strahlschmelz, Digital Light Processing (DLP) sowie auch der 3D Druck Anwendung.
Prothetik
Additive Fertigungsverfahren werden im Bereich der Prothetik vorwiegend auf Basis von patientenspezifischen Daten (hier: 3D MRT oder 3D CT) angewendet. Auf diese Weise lassen sich individuell angepasste Prothesen erstellen. Zudem generiert die Additive Fertigung im Rahmen der Prothetik einen Zusatznutzen. So kann die Oberfläche der Prothese an der Schnittstelle zwischen Knochen und Prothese offenporig gefertigt werden. Dies ermöglicht es, dass die Prothese mit dem Gewebe verwachsen kann. Dadurch entsteht eine dauerhafte und nur wenig beeinträchtige Verbindung zwischen der Prothese und dem Knochen.