Mit der Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie prüfen Hersteller ständig die Machbarkeit des Einsatzes von 3D-Druck in der Fertigung. Es stellen sich Fragen wie: Wie schnell können Teile gedruckt werden und wie viel kostet ein typisches Teil? Dies sind komplexe Fragen, die nicht nur für die additive Fertigung, sondern für alle Fertigungsprozesse gelten.
Spritzgießen
Lassen Sie uns dies zunächst im Kontext des Spritzgießens betrachten. Bei der Überprüfung des Spritzgießens gibt es einige grundlegende Fragen, die geklärt werden müssen. Wie hoch sind die prognostizierten jährlichen Volumina, die Qualitätsanforderungen, das verwendete Material, spezielle Anforderungen und kritische Merkmale? Sie möchten vielleicht auch wissen, ob es sich um eine Komponente eines größeren Programms oder um einen Teil einer Baugruppe handelt? Wird dafür ein Reinraum benötigt? Und so weiter. Die Antworten auf diese Fragen führen oft zu einer neuen Reihe von Fragen. Welches Kavitationswerkzeug wird benötigt? Kann das Teil so geformt werden, wie es ist? Wie hoch sind die Materialkosten? Wie hoch ist die Zykluszeit? Benötigt der Auftrag einen Bediener oder wird er vollautomatisch ausgeführt? Gibt es Anforderungen an die Verpackung? Wie wird er geprüft? Ist eine Prozessvalidierung erforderlich? So bekommen Sie ein erstes Bild.
Traditioneller 3D-Druck
Wenn man die richtigen Umstände erkennt, kann die additive Fertigung diesen Prozess erheblich vereinfachen. Die additive Fertigung beginnt zunächst mit ein paar grundlegenden Fragen:
- Kann der Prozess die geforderten Toleranzen einhalten?
- Ist der Prozess wiederholbar und genau?
- Sind die aktuellen Materialien für die Anwendung geeignet?
Wenn wir positive Antworten auf diese Fragen erhalten, freuen wir uns bereits. Der Prozess beginnt, real zu werden. Am Ende geht es um Kostenvorteile und/oder Leistungsvorteile. Wenn wir den 3D-Druck von Mikrostrukturen betrachten, sieht die Geschichte etwas anders aus als bei den bekannten additiven Verfahren.
Im Allgemeinen ist das Material für den 3D-Druck viel teurer als thermoplastisches Granulat. Das wirkt sich negativ auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis des 3D-Drucks aus, da die Teile wachsen und mehr Material zum Drucken benötigen. Bei den traditionellen additiven Verfahren haben wir es in der Regel mit hohen Materialkosten und der Notwendigkeit von losen Toleranzen oder langsameren Druckgeschwindigkeiten zu tun. Die Werkzeuge, die benötigt werden, um die gleichen Teile zu formen, sind in der Regel weniger komplex, was die Werkzeugkosten relativ niedrig hält. Es ist zum Beispiel nicht ungewöhnlich, ein paar tausend Teile für weniger als 10.000 US-Dollar von einem Unternehmen zu beziehen, das Prototypen oder Kleinserien herstellt. An diesem Punkt ist der Vorteil des 3D-Drucks im Vergleich zum Spritzguss gering.
Es ist ein Verdienst des Marktes für additive Fertigung, dass die Unternehmen die zahlreichen Vorteile dieser Technologie genutzt haben, um Konstruktionen zu optimieren, die eine bessere Leistung, eine Reduzierung der Teilezahl und die Vorteile einer lokalen und flüssigen Lieferkette ermöglichen. Die Märkte und Anwendungen sind aufgrund der Kosten bei höheren Stückzahlen, des Durchsatzes und der Volumenanforderungen noch begrenzt.