Additive Fertigung (3D-Druck) im Handwerk

Additive Fertigung ist ein bisschen wie umgekehrtes Bildhauerhandwerk. Dabei werden Objekte schichtweise aufgebaut, indem das Druckmaterial aus einer Düse gedrückt und per Düsenkopf weitertransportiert wird. Druckmaterialien können sein: Mörtel, Kunststoffe, Schokolade – also alles, was flüssig ist und fest wird.

1. Vorteile für Ihren Handwerksbetrieb

Additive Fertigung, oft auch als 3D-Druck bezeichnet, ist eine innovative Herstellungstechnik, die es ermöglicht, Objekte Schicht für Schicht auf Basis eines digitalen Modells zu erstellen. Durch diese Technik können komplexe Strukturen und Formen mit einer Präzision produziert werden, die mit traditionellen Fertigungsmethoden oft nicht möglich wäre.

Hierbei wird alles, was verflüssigbar ist und anschließend wieder fest wird, zum potenziellen „Druckmaterial“. 3D-Modelle sorgen dafür, dass die Druckmaterialien wie Kunststoff, Metall, Keramik, Schokolade etc. punktgenau aufgetragen werden, wodurch nahezu jede beliebige Form realisiert werden kann.

Die Additive Fertigung bietet die Möglichkeit, schnell Prototypen zu erstellen, individuelle und maßgeschneiderte Artikel zu produzieren und komplexe Designs und Strukturen umzusetzen, die mit konventionellen Methoden schwierig oder unmöglich wären.

Einführungsvideo in das Thema 3D-Druck im Handwerk

• Prozesskette vom 3D-Scan zum 3D-Druck (Additive Fertigung)
• Typische Anwendungsfälle für 3D-Druck im Handwerk, z. B. in den Bereichen Werkzeuge, Prototypen, Ersatzteile und Bau
• Die Stärken von Additiver Fertigung, z. B. bei der Erstellung kundenspezifischer Produktvarianten und neuartiger Konstruktionslösungen
• Aktuelles Potential additiver Fertigungsverfahren
• Vorteile der Additiven Fertigung verglichen mit der Subtraktiven Fertigung
• Übersicht über Druckverfahren für Kunststoffe, Metalle und andere Materialien
• 3D-Druck in Kunst, Design und Architektur

Video: Additive Fertigung - Vom 3D-Druck zum fertigen Produkt

In diesem Online-Seminar-Mitschnitt erklärt Digital-Experte Christoph Krause im Detail, welche additiven Fertigungsverfahren existieren und wofür sie sich eignen.

2. Werkzeuge und Zubehör für die Umsetzung

Zu den grundlegenden Werkzeugen in der additiven Fertigung gehört in erster Linie der 3D-Drucker selbst. Es gibt verschiedene Typen von 3D-Druckern, die sich hinsichtlich ihrer Drucktechniken und der Materialien, die sie verwenden, unterscheiden. Einige gängige Drucktechniken sind Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithografie (SLA) und Selektives Lasersintern (SLS).

• FDM-Drucker sind weit verbreitet. Sie schmelzen Kunststoffdraht und tragen ihn Schicht für Schicht auf.
• SLA-Drucker verwenden ein Harz, das mit Licht gehärtet wird, um sehr detaillierte Objekte zu erstellen.
• SLS-Drucker verwenden ein Pulvermaterial, das mit einem Laser verschmolzen wird.

Zusätzlich zum 3D-Drucker selbst werden weitere Werkzeuge und Zubehör benötigt, wie z. B. 3D-Scanner für die Erstellung digitaler Modelle, Software zur Modellierung und zum Slicing von 3D-Modellen sowie verschiedene Materialien (z. B. Kunststoffe, Harze, Metallpulver) zur Verwendung im Druckprozess.

3. Anwendungsbeispiele

Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Objekten und Komponenten. Die Palette reicht von kompletten Häusern bis hin zu winzig kleinen Verzierungen in der Konditorei. Mit fortschreitender Technologie und den verschiedenen 3D-Druckverfahren können viele Materialien und Anwendungen abgedeckt werden. Hier sind einige Beispiele für Dinge, die im 3D-Druck hergestellt werden können:

• Schnelle Prototypen für Produktentwicklung
• Architektonische Modelle
• Ersatzteile für Haushaltsgeräte, Fahrzeuge und andere Geräte
• Individuelle Ersatzteile für Maschinen
• Schmuckstücke mit komplexen Designs
• Anatomische Modelle für medizinische Ausbildung
• Personalisierte Prothesen und orthopädische Geräte
• Individuelle Zahnschienen und Brücken
• Benutzerdefinierte Schalttafeln im Elektrobereich
• Skulpturen oder Kunstwerke
• Montage- und Haltevorrichtungen
• Detaillierte Modelle von Gebäuden und Landschaften
• Stadtpläne und topografische Modelle
• Essbare Kreationen und Dekorationen
• Formen für das Gießen von Schokolade oder Zucker
• Individualisierte Accessoires

Die Vielfalt der Anwendungen im 3D-Druck wächst ständig und die Technologie ermöglicht es, immer komplexere und funktionellere Objekte herzustellen.

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4. Strategie zur Umsetzung

Die Einführung der additiven Fertigung in einem Handwerksbetrieb erfordert eine sorgfältige Planung und Strategieentwicklung. Folgende Schritte sollten berücksichtigt werden:

• Bedarfsanalyse: Überprüfen Sie, wo und wie der 3D-Druck das Geschäftsmodell im Unternehmen noch verbessern kann und welche Einsatzgebiete möglich wären. Überlegen Sie, wie die additive Fertigung in Ihre aktuellen Arbeitsabläufe integriert werden kann und welche Prozesse angepasst oder optimiert werden müssen.
  
  
• Auswahl der Technologie: Wählen Sie auf Basis des Einsatzgebietes den für Sie passenden Typ des 3D-Druckers sowie die jeweiligen Materialien, die Ihren betrieblichen Anforderungen am besten entsprechen, aus.
  
  
• Pilotprojekt: Starten Sie ein Pilotprojekt, um die Technologie zu testen und um zu verstehen, wie sie in bestehende Prozesse integriert werden kann. Wählen Sie dazu ein kleines Team aus, das diese Phase begleitet.
  
  
• Qualifizierung: Nach der erfolgreichen Durchführung von Pilotprojekten sollten alle, die mit dem 3D-Druck arbeiten werden, in den Grundlagen der additiven Fertigung geschult werden, einschließlich der Bedienung von 3D-Druckern, der Erstellung und Anpassung von digitalen Modellen und ggf. der Auswahl von Druckmaterialien.
  
  
• Implementierung & Skalierung: Nach erfolgreicher Testphase und der ersten Implementierung planen Sie, wie Sie die Technologie in größerem Umfang in Ihrem Betrieb einsetzen können.