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Additiv an allen Ecken
In der Produktentwicklung und im Werkzeugbau lassen sich mit Hilfe von 3D-Druck hohe Startkosten vermeiden. Er beschleunigt einen sicheren Entwicklungsprozess für die Serienfertigung sowie bei Einzelanfertigungen - ohne den teuren, klassischen Spezialwerkzeugbau.
 Bilder aus dem 3D-Druckbereich in Durach.
Bilder aus dem 3D-Druckbereich in Durach.Bild: TQ-Systems GmbH

Geschwindigkeit ist im Entstehungsprozess eines Produktes entscheidend. Wer eine kurze Produkteinführungszeit realisiert, hat oft den größeren Markterfolg. So geht es etwa darum, Prototypen schnell und zu relativ niedrigen Kosten anfertigen zu können oder Verbesserungsideen schnell umzusetzen. 3D-Druckverfahren ermöglichen genau dies. Des Weiteren lassen sich gewichtseinsparende Bauteile herstellen. Das wird durch einen reduzierten Materialfüllgrad erreicht. Und es ergeben sich höhere Freiheitsgrade im Design – etwa bei schwer bzw. nicht zerspanend herstellbaren Geometrien oder innenliegenden Kanälen. Da sich die Kosten im Rahmen halten, können Modelle auch in mehreren Iterationsstufen entwickelt, gedruckt und getestet werden.

Ganz konkret bietet sich der 3D-Druck beispielsweise an, um schnell und unkompliziert individuelle Werkzeuge und Aufsätze – etwa Greifer für kollaborative Roboter – zu fertigen, zur Überprüfung der Passform in Gehäusen, zur Visualisierung und zum Testen von Gehäuse-Prototypen, aber auch für die Fertigung von Kleinserien.

 Selbst komplexe Geometrien und funktionsfähige Getriebe lassen sich per 3D-Druck herstellen.
Selbst komplexe Geometrien und funktionsfähige Getriebe lassen sich per 3D-Druck herstellen.Bild: TQ-Systems GmbH

Additiver Werkzeugbau: Rapid Tooling

Beim additiven Werkzeugbau mit 3D-Druck geht es darum, schnell und unkompliziert individuelle Werkzeuge und Aufsätze zu realisieren. Hier kommen gleich mehrere Vorteile des 3D-Drucks zum Tragen. So lassen sich etwa Einzelanfertigungen ohne teuren klassischen Spezialwerkzeugbau realisieren sowie auch extrem komplexe, individuelle Formen umsetzen.

Den Anwendungsbereichen sind also kaum Grenzen gesetzt. Möglichkeiten ergeben sich z.B. in der Endmontage von Produkten: egal ob Halterungen, Spannvorrichtungen, Schablonen, Materialrutschen oder Einpressvorrichtungen. Denn für diese genannten Fertigungshilfsmittel ist der konventionelle Werkzeugbau nicht zwingend notwendig. Ebenso wenig müssen diese stets aus Metall gefertigt sein. Oft lohnt es, sie aus einem Guss zu drucken statt mehrere Einzelteile, die dann noch montiert werden müssen.

 Martin Silberkuhl, Bereichsverantwortlicher 3D-Druck am TQ-Standort Durach.
Martin Silberkuhl, Bereichsverantwortlicher 3D-Druck am TQ-Standort Durach.Bild: TQ-Systems GmbH

Schnellere Produktentwicklung: Rapid Prototyping

In der Elektronikbranche findet die Entwicklung neuer Produkte mittlerweile meist agil statt. Das heißt, nach einem Sprint – also einem Abschnitt von circa sechs Wochen – wird anhand des ersten Prototyps besprochen, was die nächsten Schritte sind. Der schnellste Weg von der Idee zu den ersten Modellen führt dabei über den 3D-Druck. Bei der additiven Herstellung von Mustern geht es darum, Ideen zu visualisieren und auszuprobieren und das zu verhältnismäßig geringen Kosten. 3D-Druck – speziell im FDM-Verfahren – ermöglicht das schnelle Bauen von Prototypen. Das macht alle Aspekte einer Lösung praxisnah erlebbar und die Ergebnisse testbar. In der Produktentwicklung ist Rapid Prototyping mittlerweile unverzichtbar, da es nicht nur den Entwicklungsprozess beschleunigt, sondern auch Erkenntnisse und Sicherheit für die Serienfertigung liefert.

Rapid Manufacturing sorgt für mehr Flexibilität

Die Anwendung von 3D-Druck bei der Serienproduktion wird als additive Fertigung bezeichnet. Dank ihr ergeben sich völlig neue technische und wirtschaftliche Möglichkeiten – etwa bei der kundenspezifischen Individualisierung. Gerade was Kleinserien anbelangt, sorgt die additive Fertigung nicht nur für viel Flexibilität, sondern auch für Kosteneinsparungen gegenüber klassischen Verfahren, wie der Spritzgussfertigung. In der Elektronikbranche wird sie meist für die Herstellung von Gehäusen genutzt. Zum Beispiel lassen sich Gehäuseober- und -unterschalen eines Hand-Scanners drucken. Diese werden im nächsten Schritt entpulvert und eingefärbt, bevor sie dann in die Endmontage zum Einfügen der Elektronik und zum Endtest gelangen.

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