Additive Fertigungstechnologie

Charakterisierung additive Fertigung

AM Teil
Additiv gefertigte Teile mit Stützstrukturen (Quelle: NTT Data Engineering)

Additive Fertigung (engl. Additive Manufacturing = AM) oder 3D-Druck, manchmal auch generative Fertigung genannt, ist eine aufstrebende Fertigungstechnologie. Mit der AM-Technologie können digitale Daten direkt in ein reales Produkt umgewandelt werden. Auf den ersten Blick erscheint das additive Fertigungsverfahren sehr kurz und einfach: Es wird eine Software für die rechnergestützte Konstruktion (CAD) verwendet, um ein physisches Objekt zu beschreiben. Die digitalen Daten werden an einen speziellen 3D-Drucker übergeben, der das Teil direkt herstellt.

Aber was so lapidar klingt, birgt viele Herausforderungen...

Es gibt mehrere unterschiedliche Drucktechnologien. Alle haben gemeinsam, dass sie 3D-Objekte aufbauen, indem sie Material entweder schichtweise oder durch Deposition entlang eines Pfades hinzufügen. Die diversen Druckprozesse nutzen verschiedene Materialien (Sand, festen oder flüssigen Kunststoff, zahlreiche Metalle) und verschiedene Methoden zum Schichtaufbau (z. B. Laser- oder Elektronenstrahl zum Schmelzen oder Sintern des Metallpulvers).

Typische Branchen und Anwendungsfelder

Photo RenAM 500M
RenAM 500M – Pulverbettbasierte Laserschmelzanlage für additive Fertigung (Quelle: Renishaw)

Es gibt vielfältige Anwendungsgebiete für die additive Fertigung – hier konzentrieren wir uns auf die industrielle Anwendung der additiven Metallfertigung (Metall-AM).

Metalle sind das am schnellsten wachsende Segment des 3D-Drucks. Metalldruck wird immer häufiger verwendet, um Endprodukte herzustellen für:

  • Luft- und Raumfahrtindustrie & Zulieferer
  • Automobilindustrie & Zulieferer
  • Maschinenbau (z. B. Turbinen, Sondermaschinen)
  • Medizinische Implantate (Zahnmedizin, Orthopädie)
  • Transporttechnik und Robotik
  • Lifestyle & Sport (z. B. Schmuck, Fahrradteile)
  • Spezialanfertigungen (z. B. Ersatzteile für Oldtimer, chirurgische Instrumente)

Die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigungsindustrie sind die wichtigsten Erstanwender der AM-Technologie – sie gehen als erste den Schritt von kleinen Forschungsprojekten zur Sereinfertigung. Airbus, GE, Norsk Titanium, Alcoa und andere haben bereits mit der Serienfertigung begonnen oder investieren in große Produktionsanlagen für die AM.

In der Automobilindustrie wird der 3D-Druck seit Jahren für die schnelle Prototypenentwicklung verwendet, in der Vorserienfertigung oder für die Herstellung vollständiger Anschauungsmodelle. Führende Autohersteller experimentieren mit dem Einsatz der AM-Technologie. Erste Anwendungsbereiche könnten die Kleinserien- oder Einzelteilfertigung sein.

Anwendungsfelder Additive Fertigung

Pulverbettschmelzverfahren

Icon Pulverbettschmelzverfahren
Pulverbettschmelzverfahren

Simufact Additive unterstützt die Simulation von Pulverbettschmelzverfahren, auch bekannt unter:

  • Selektives Laserschmelzen (SLM)
  • Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) - eine EOS-Technologie
  • LaserCUSING® - eine Concept Laser-Technologie

Das Verfahren

  • Elektronenstrahlschmelzen (EBM) - eine ARCAM-Technologie

wird bereits mit Simufact Additive größtenteils abgedeckt.

Laser Beam Melting principle with machine scheme (Source: Fraunhofer IWU)
Laser Beam Melting principle with machine scheme (Source: Fraunhofer IWU)

Laserauftragschweißen (Direct Energy Deposition)

Icon Laserauftragschweißen
Laserauftragschweißen

Simufact Welding unterstützt die Simulation von Laserauftragschweißverfahren, auch bekannt unter:

  • Laser Metal Deposition (LMD)
  • Direct Metal Deposition (DMD)
  • Laser Cladding
Simufact Welding for Metal Deposition Methods
Simufact Welding for Metal Deposition Methods

Binder Jetting (In Vorbereitung)

Die Simulation des additiven Fertigungsverfahrens Binder Jetting (Metall) ist in Vorbereitung.

Für detaillierte Informationen, welche Verfahren Simufact Additive abdeckt, wenden Sie sich gerne an unseren Kollegen.

Unsere Softwarelösung für additive Fertigung

Nutzen Sie unsere Softwarelösung, um Ihre AM Prozesse zu optimieren!

Smufact Additive Product Box

Simufact Additive ist eine leistungsstarke und skalierbare Softwarelösung für die Simulation metallbasierter additiver Fertigungsprozesse.

Mit der Softwarelösung Simufact Additive lassen sich typische Aspekte und Herausforderungen in der additiven Fertigung wie

  • Verformung des fertigen Teils berechnen und Verzüge reduzieren / vermeiden
  • Eigenspannungen minimieren
  • Orientierung des Schichtaufbaus optimieren
  • Stützstruktur optimieren
  • Den Einfluss der Wärmebehandlung, dem Entfernen der Grundplatte sowie der Stützstrukturen auf das Bauteil analysieren
  • Material- und Energiekosten reduzieren
  • Kostenabschätzung für einzelne Bauteile sowie für einen kompletten Baujob hinsichtlich u. a. Material-, Druckkosten sowie nachgelagerte Prozesse wie eine Wärme- oder Oberflächenbehandlung
  • Produktivität von Maschinen und Arbeitskräften erhöhen und nicht notwendige Kosten reduzieren, indem reale durch virtuelle Versuche ergänzend genutzt oder gar ersetzt werden

In Zukunft können auch

  • Vorhersage der Mirkostruktur
  • Versagen der Teile kritierenbasiert anzeigen

analysieren und optimieren.

Für eine funktionale Betrachtung von Simufact Additive, lesen Sie hierzu unsere Produktbeschreibung:

Simufact Additive