additive 03.2019

06 Werkstoffe
Zertifizierung von Werkstoffen und Prozessen
Werkstoffe für die additive
Fertigung
Bei der Auswahl der Materialien für die additive Fertigung herrscht
unter den Anwendern immer noch sehr viel Unsicherheit. Viele additive
Werkstoffe sind so gut wie die herkömmlichen Alternativen,
aber einige können im additiven Fertigungsumfeld ganz andere
Eigenschaften aufweisen als erwartet.
Autor: Stephen D. Hanna, Ph.D, Direktor Produktmanagement, Materials, 3D Systems
■■■■■■ Ein 3D-Druckmaterial kann dieselbe
oder eine ähnliche chemische Zusammensetzung
aufweisen, wie z. B. die für den
Spritzguss. Dennoch kann es erhebliche Unterschiede
in der Leistung geben. Dies kann
sowohl Nach- als auch Vorteile bringen.
Daher ist die Kenntnis der Konstruktions-
und Anwendungsanforderungen für
das herzustellende Teil von entscheidender
Bedeutung. Um die richtige Entscheidung zu
treffen, sollten neben den Eigenschaften, die
die Werkstoffe je nach Branche üblicherweise
haben, einige weitere Kriterien beachtet
werden.
Weniger Verwirrung durch mehr
Standardisierung
Materialien werden anhand von Produktstandards
(z. B. ASTM, ISO, DIN) klassifiziert
und bewertet. Da die additive Herstellweise
einen Einfluss auf die Materialkennwerte
haben kann, ist es notwendig, diese
mit vergleichbaren Tests zu bestimmen und
zur Entscheidungsfindung heranzuziehen.
Ein guter Hersteller wird also für seine Materialien
die relevanten Materialkennwerte
für seine Prozesse bestimmt haben und diese
in technischen Datenblättern so angeben,
dass sie mit den konventionellen Materialien
vergleichbar sind.
Diese geben den Anwendern Anhaltspunkte
dafür, welche Eigenschaften das
3D-gedruckte Produkt tatsächlich haben
wird.
In vielen Branchen (z. B. in Medizin und
Luftfahrt) kann die Zertifizierung von Materialien
oder Maschinen von entscheidender
Bedeutung sein. Dies erfordert viel Zeit
und Erfahrung sowie fortlaufende Tests
während der Produktion. Doch nur so lässt
sich sicherstellen, dass die hergestellten Produkte
über die Materialeigenschaften und
Maschineneinstellungen stets die zulässigen
Eigenschaften besitzen. So konnten bereits
im Fall von 3D Systems Hunderte von Maschinen
und Werkstoffen erfolgreich zertifiziert
werden. 3D Systems unterstützt die
Anwender und so kann die Zeit für die Zertifizierung
von Jahren in der Regel auf Monate
reduziert werden.
Viele Hersteller, insbesondere die Automobilindustrie,
verwenden für die Erstproduktion SLS-Materialien
(Selective Laser Sintering). Besonders geeignet
ist z. B. das Dura-Form Prox HST. Bild: 3D Systems
Paradigmenwechsel im Design
Durch die additiven Technologien können
Grenzen der Fertigbarkeit überwunden werden.
Anstatt lediglich das bestehende Design
für ein Spritzgussteil additiv herzustellen,
sind nun komplexere Formen mit weniger
Aufwand herstellbar. Dies resultiert in der
Regel in einer signifikanten Einsparung von
Montageschritten, der Reduzierung der Teilegewichte,
der Verringerung von Lagerhaltungskosten
und führt zu einer Leistungsund
Effizienzsteigerung.
Welche Anwendungsbereiche gibt es für
additive Werkstoffe?
Die additive Fertigung ist für fast jeden Anwendungsbereich
geeignet. Es gibt zwar immer
die Möglichkeit, einen Gegenstand genauso
zu produzieren, wie im Spritzgussverfahren.
Doch das würde nicht das beste aus
der additiven Technologie herausholen.
Hier ein paar Anwendungsbeispiele:
Die ursprüngliche Anwendung für die
additive Fertigung war bisher das Rapid
Prototyping, also die schnelle Herstellung
von Musterbauteilen. Materialien und Technologien
haben sich im Laufe der Jahre wei-
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