3D-Desktop-Drucker für Produktionsteile


3D-Desktop-Drucker schlagen in der Fertigungsindustrie Wellen. Sie bieten eine effiziente und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von Produktionsteilen. In diesem Blogbeitrag werden wir besprechen, was 3D-Desktop-Drucker sind, die wichtigsten Merkmale, wie sie funktionieren, Druckoptionen und mehr!

Was sind 3D-Desktop-Drucker?

Desktop-3D-Drucker sind Geräte, die dreidimensionale Objekte erzeugen können, indem sie Material Schicht für Schicht auftragen. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Arten von 3D-Desktop-Druckern auf dem Markt, aber alle haben einige gemeinsame Hauptmerkmale.

Hauptmerkmale

●     Druckgröße: Die Druckgröße ist die maximale Größe eines Objekts, das mit dem Drucker erstellt werden kann. Die meisten 3D-Desktop-Drucker haben eine Druckgröße von etwa sechs Kubikzoll. Größere Drucke können erstellt werden, indem mehrere Teile gedruckt und zusammengebaut werden.

●     Schichtdicke: Dies ist die Dicke jeder einzelnen Materialschicht, die aufgebracht wird, um ein Objekt zu erstellen. Die meisten 3D-Desktop-Drucker haben eine Schichtdicke zwischen 0,05 mm und 0,25 mm.

●     Auflösung: Dies ist die Detailebene, die in einem bestimmten Objekt gedruckt werden kann. 3D-Desktop-Drucker haben typischerweise eine Auflösung zwischen 100 und 500 Mikrometer.

●     Druckgeschwindigkeit: Die Druckgeschwindigkeit gibt an, wie schnell ein Objekt mit dem Drucker erstellt werden kann. Die meisten 3D-Desktop-Drucker haben eine Druckgeschwindigkeit von etwa 20 Millimetern pro Sekunde.

Ein 3D-Desktop-Drucker

 

Wie es funktioniert

Der grundlegende Prozess zum Erstellen eines Objekts mit einem 3D-Desktop-Drucker ist wie folgt:

1. Die Druckersoftware schneidet das 3D-Modell in dünne Schichten.

2. Die Software sendet diese Scheiben an den Drucker, der sie einzeln druckt.

3. Wenn jede Schicht gedruckt wird, wird sie auf der vorherigen Schicht abgelegt, bis das gesamte Objekt erstellt ist.

4. Wenn das Objekt fertig ist, wird es aus dem Drucker entfernt und muss möglicherweise bereinigt oder mit zusätzlichen Werkzeugen fertiggestellt werden.

Drucken

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten, wie 3D-Desktop-Drucker Objekte drucken können. Die gebräuchlichsten Methoden sind wie folgt:

●     Fused Deposition Modeling (FDM): Beim FDM-Druck wird ein thermoplastisches Filament erhitzt und dann in Schichten aufgetragen, um ein Objekt zu erzeugen. Dieser Druckertyp ist sowohl als Verbraucher- als auch als Industriemodell erhältlich.

●     Stereolithographie (SLA): SLA-Drucker verwenden einen UV-Laser, um ein lichtempfindliches Harz zu härten, wodurch eine solide Schicht nach der anderen erzeugt wird. Dieser Druckertyp wird normalerweise für hochauflösende Drucke verwendet.

●     Selektives Lasersintern (SLS): SLS-Drucker verwenden einen Hochleistungslaser, um pulverförmiges Material miteinander zu verschmelzen und Schicht für Schicht feste Objekte zu erzeugen. Dieser Druckertyp wird typischerweise für industrielle Anwendungen verwendet.

3D-Druck

Entpulvern

Nachdem ein Objekt gedruckt wurde, muss es möglicherweise entpulvert werden, bevor es gesintert wird. Beim Entpulvern wird überschüssiges Pulver vom Objekt entfernt, sodass es gesintert werden kann, ohne die Druckerdüse zu verstopfen. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Methoden, die zum Entpulvern verwendet werden können, einschließlich Luftstrahlen, manuelles Bürsten und Staubsaugen.

Sintern

Nach dem Drucken werden die braunen Teile in einem mikrowellenunterstützten Ofen verdichtet. Es kombiniert herkömmliches Erhitzen mit Mikrowellen, um das Sintern zu beschleunigen. Ein Thermokontrollsystem mit geschlossenem Regelkreis regelt die Temperaturen in Echtzeit, während die Teile bis knapp unter ihren Schmelzpunkt erhitzt werden. Binder wird entfernt und Metallpartikel werden geschmolzen, um einen dichten Feststoff zu bilden.

Integration des 3D-Drucks in die Produktion

Sobald ein Objekt mit einem 3D-Desktop-Drucker erstellt wurde, kann es auf verschiedene Weise in Produktionsprozesse integriert werden. Einige gängige Anwendungen umfassen die folgenden.

Prototypen

1. Vorproduktion

Mit dem 3D-Druck können Prototypen und Modelle für Produkte erstellt werden, die sich noch in der Entwicklung befinden. Auf diese Weise können Unternehmen neue Designs testen und Änderungen vornehmen, bevor sie sich auf die Massenproduktion festlegen.

2. Produktionswerkzeuge

3D-gedruckte Werkzeuge können zur Montage oder Herstellung von Produkten verwendet werden. Sie sind auch nützlich, um benutzerdefinierte Vorrichtungen und Werkzeuge zu erstellen, die für einzelne Produkte spezifisch sind.

Vorrichtungen

Unternehmen können Kosten senken und die Agilität erhöhen, indem sie die Produktion von Vorrichtungen ohne Werkzeugwegprogrammierung und mit niedrigen Investitionskosten durchführen. Sie können auch Produkte kontinuierlich verbessern und schnell und effektiv auf Probleme in ihrer Fertigungslinie mit Vorrichtungen reagieren, die Montage- oder QA-Prozesse verbessern.

Werkzeuge

3D-Druck kann verwendet werden, um Formen und Matrizen für die Herstellung von Produkten zu erstellen. Auf diese Weise können Unternehmen Teile in kleinen Mengen herstellen, ohne dass teure Werkzeuge erforderlich sind.

Spritzguss

3D-gedruckte Teile können als Einlegeteile in Spritzgussteilen verwendet werden. Auf diese Weise können Unternehmen kundenspezifische Teile erstellen, ohne in neue Werkzeuge investieren zu müssen.

Endverbrauchsteile

3. Teile für den Endverbrauch

Neben der Verwendung in Produktionsprozessen können 3D-gedruckte Teile auch direkt in Produkten verwendet werden. Einige gängige Anwendungen umfassen die folgenden.

Automobil

Die additive Fertigung ermöglicht ein schnelles funktionales Prototyping komplexer Automobilkomponenten und die Erstellung von On-Demand-Werkzeugen – wodurch die Designflexibilität erhöht, die Zeitpläne für die Produktentwicklung verkürzt und die Produktion rationalisiert werden. Die Technologie ermöglicht auch neue Geschäftsmodelle und Lieferketten, die auf lokalisierter Produktion, digitalen Lagern und der On-Demand-Produktion von kundenspezifischen Komponenten und Ersatzteilen basieren.

Schwerindustrie

Die Schwerindustrie – von der Herstellung von Industrieanlagen bis hin zur chemischen Verarbeitung – erfordert hochgradig kundenspezifische Ausrüstung und Produktionsanlagen. Mithilfe des 3D-Drucks können komplexe Teile ohne kundenspezifische Werkzeuge oder Nachbearbeitung erstellt werden, wodurch die Stückkosten gesenkt und neue, funktionsoptimierte Designs ermöglicht werden. Die On-Demand-Produktion und die geometrische Freiheit des 3D-Drucks ermöglichen es Herstellern, Baugruppen zu konsolidieren, auf einfache Weise einmalige Designs zu produzieren und die Kosten für die Ersatzteillagerung zu senken.

Eine Prothese

Maschinendesign

Mithilfe des 3D-Drucks können Maschinenkonstrukteure mehrere Varianten eines Teils drucken und testen, um Designs schnell zu optimieren. Mit größerer Designfreiheit können Ingenieure Teile erstellen, die mit maschineller Bearbeitung unerreichbar sind, und große Baugruppen in weniger Teile konsolidieren. Ohne die Notwendigkeit von Werkzeugen können Hersteller neue und Ersatzteile nach Bedarf anpassen und drucken, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Tausende verschiedener Teile zu lagern.

Verbrauchsgüter

Für Konsumgüterhersteller profitiert der 3D-Druck sowohl von der Produktentwicklung als auch von der Produktion. Während der Entwicklung ermöglicht es das schnelle Testen von Designs und das Sammeln von Marktfeedback und während der Produktion können Kleinserien, regional ausgerichtete oder massenproduzierte Teile ohne Werkzeug erstellt werden. Durch das Drucken können auch traditionell handelsübliche Komponenten – wie Knöpfe, Schnallen, Griffe, Deckel und mehr – angepasst werden, ohne dass kundenspezifische Werkzeuge erforderlich sind.

Da sich die 3D-Drucktechnologie weiterentwickelt, wird sie für Produktionsanwendungen immer nützlicher. Diese Technologie hat das Potenzial, die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden, zu verändern, und wird in den kommenden Jahren mit Sicherheit einen großen Einfluss auf die Wirtschaft haben.


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