Das sind die wichtigsten Verfahren der additiven Fertigung / Additive Fertigungsverfahren Übersicht
3D-Druck hat sich zu einem Sammelsurium unterschiedlicher additiver Fertigungsverfahren entwickelt und bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten zur Herstellung von Bauteilen. Nicht nur hinsichtlich der Geometrie sind komplexe Strukturen möglich. Je nach Anforderungen an das Bauteil (z. B. Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Oberflächengüte oder Detailgrad) kommen unterschiedliche Verfahren in Frage. Eine Einordnung der Verfahren ermöglicht die Norm ISO/ASTM 52900, die additive Fertigung in sieben Prozesskategorien aufteilt.
Dieser Artikel ist eine Marktübersicht zur Orientierung. Für funktionale Kunststoffteile ist in vielen Fällen das FDM-/FFF-Verfahren (Material Extrusion) der pragmatische, robuste Standard. Wer eine Datei hat und direkt prüfen möchte, was sinnvoll ist, kann das über die Online-Kalkulation einschätzen.
Binder Jetting (BJT)
Beim sogenannten Freistrahl-Bindemittelauftrag wird ein Pulverbett an definierten Stellen mit einem Bindemittel verklebt, sodass das Werkstück Schicht für Schicht entsteht. Als Material können beispielsweise Keramikwerkstoffe (z. B. Gips oder sandähnliche Formstoffe) oder Metall eingesetzt werden. In der Regel sind Nacharbeitsschritte wie Entpulvern, Infiltration oder Sintern nötig.
Material Jetting (MJT)
3D-Drucker, die nach dem Verfahren Material Jetting arbeiten, nutzen einen Druckkopf, der ein Photopolymer erwärmt und als kleinste Tröpfchen aufträgt. Eine zweite Düse kann Stützmaterial aufbringen. Beim Druck wird UV-Licht zum Aushärten genutzt. Je nach System sind sehr feine Details und auch Vollfarbdruck möglich.
Material Extrusion (MEX)
Das bekannteste Verfahren ist das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) bzw. das FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication). Dabei wird ein Filament erhitzt, zur Formgebung Schicht für Schicht aufgetragen und anschließend durch Abkühlung verfestigt. Material Extrusion ist für viele funktionale Kunststoffteile besonders attraktiv, weil es stabil, vergleichsweise schnell und wirtschaftlich ist. Wer bereits eine STL-Datei hat, kann die Machbarkeit und Kosten direkt über die Online-Kalkulation prüfen.
Vat Photopolymerisation (VPP)
Bei der additiven Fertigung durch Stereolithografie (SLA) wird ein lichtaushärtender Kunststoff schichtweise in einem Harzbad ausgehärtet. DLP (Direct Light Processing) nutzt einen digitalen Projektor, der jede Schicht als ganzes Bild belichtet. Varianten mit kontinuierlicher Z-Bewegung (z. B. Continuous Light Processing) können den Prozess zusätzlich beschleunigen.
Powder Bed Fusion (PBF)
Beim SLS-Verfahren (Selektives Lasersintern) werden Kunststoffpartikel mithilfe eines Lasers aneinander gesintert. Nach jeder Schicht wird neues Pulver aufgetragen, wodurch oft keine separaten Stützstrukturen nötig sind. SLM (Selektives Laserschmelzen) ist verwandt, wird aber zur Herstellung von Metallbauteilen verwendet: Das Pulver wird dabei vollständig aufgeschmolzen. Beim MJF (Multi Jet Fusion) wird die Schicht typischerweise mit Wirkstoffen (Fusing-/Detailing-Agents) vorbereitet und anschließend durch Infrarotenergie verschmolzen. Beim EBM-Verfahren (Elektronenstrahlschmelzen) kommt für Metallpulver ein hochenergetischer Elektronenstrahl zum Einsatz. Die Herstellung erfolgt unter Vakuum, und die Bauteile müssen elektrisch leitfähig sein.
Sheet Lamination (SHL)
Bei der Schichtlaminierung werden einzelne Lagen materialschonend miteinander verbunden. Je nach Ausprägung kommen beispielsweise Klebstoffe (Laminated Object Manufacturing, LOM) oder bei Metallen Ultraschallschweißen zum Einsatz.
Directed Energy Deposition (DED)
Bei der Direktenergieabscheidung wird Material (häufig Metall) gezielt aufgetragen und gleichzeitig aufgeschmolzen. Beim LENS-Verfahren (Laser Engineered Net Shape) wird Pulver aus einer Düse auf das Bauteil aufgebracht und per Laser verschmolzen, sodass das Bauteil schichtweise wächst. Beim EBAM-Verfahren (Electron Beam Additive Manufacturing) wird statt eines Lasers ein Elektronenstrahl zur Wärmeerzeugung eingesetzt. Dafür ist ein Vakuum notwendig.
Die folgende Übersichtsgrafik zeigt anschaulich die Unterschiede zwischen den verschiedenen 3D-Druckverfahren hinsichtlich Anwendungsgebiete, Bauteilfestigkeit, Materialien, Oberflächengüte und Detailgrad:
