Generatives Fertigungsverfahren – Definition und Überblick

Die schnelle und günstige Fertigung von Modellen und Prototypen ist heute ein wichtiger Faktor, um als produzierendes Unternehmen wettbewerbsfähig zu bleiben. In diesem Zusammenhang fällt auch immer wieder der Sammelbegriff generatives Fertigungsverfahren, der alle verschiedenen Formen zusammenfasst. Insbesondere mit den neuen Möglichkeiten des industriellen 3D-Drucks gewinnen diese Verfahren zunehmend an Beliebtheit. Denn sie erlauben es Ihnen, mit ausgesprochen wenig Aufwand ganz präzise hochwertige Produkte günstiger und schneller herzustellen.

Was ist ein generatives Fertigungsverfahren?

Ein generatives Fertigungsverfahren (auch als additives Fertigungsverfahren bekannt) gehört im Wesentlichen zum Bereich des Urformens und richtet sich in Deutschland nach der DIN 8580 Norm. Es zeichnet sich dadurch aus, dass Gegenstände durch das Verbinden einzelner Materialschichten schrittweise aufgebaut werden. Das geschieht in der Regel von unten nach oben, wodurch ein prägnanter Treppenstufeneffekt entsteht, wie man ihn beispielsweise von einem 3D-Drucker kennt.

Abseits des 3D-Drucks gibt es noch eine Handvoll anderer generativer Fertigungsverfahren. Hierzu gehören unter anderem das Pulver-Binder-Fertigungsverfahren oder das sinterbasierte Fertigungsverfahren. Je nach Verfahren können auch unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, von Kunststoff hin zu Keramik oder Metall. Dadurch lassen sich unterschiedliche Verfahren sogar flexibel miteinander verbinden, um komplexe Modelle oder Prototypen erstellen zu können.

Überblick über die verschiedenen Fertigungsverfahren

Generative Fertigungsverfahren können sehr vielseitig sein und ganz erheblich voneinander abweichen. Sowohl beim Verfahren selbst, als auch beim eingesetzten Material – es gibt also unterschiedliche Wege, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Additive Fertigungsverfahren in der Übersicht:

Pulver-Binder-Fertigungsverfahren: Dieses Verfahren setzt auf ein Pulverbett, das durch Hinzugabe eines Binders schichtweise zu einem festen Körper geformt wird.
Sinterbasiertes Fertigungsverfahren: Zwar kommt hier ebenfalls ein Pulverbett zum Einsatz, jedoch schmilzt man Teile davon, um so am Ende die festen Schichten zu bilden.
Lasergenerieren: Hierbei trägt eine Düse die Schichten auf – mit Ausnahme davon gleicht das Verfahren stark den beiden erstgenannten.
Stereolithografisches Fertigungsverfahren: Bei dieser Methode werden Kunststoffe gezielt belichtet, um sie dadurch zu verfestigen und die Schichten zu formen.
Schicht-Laminat-Fertigungsverfahren: Wie der Name schon andeutet, handelt es sich dabei um ein Verfahren, bei dem zurechtgeschnittene Schichten miteinander verklebt werden.
Extrusionsbasiertes Fertigungsverfahren: Dieses generative Fertigungsverfahren setzt auf erhitzten Kunststoff, um mithilfe eines Extruders die Schichten aufzubauen.

Manche dieser Verfahren erinnern dabei an die Arbeitsweise eines Druckers, darunter auch das Pulver-Binder-Fertigungsverfahren. Deswegen hört man in diesem Zusammenhang oft vom 3D-Drucken, das somit ebenfalls ein generatives Fertigungsverfahren darstellt.

Was zeichnet generative Fertigungsverfahren aus?

Sie zeichnen sich im Wesentlichen durch eine vergleichsweise schnelle und unkomplizierte Form der Fertigung aus, die bei geringen Mengen oder Einzelstücken alle Vorteile ausspielen kann. Während die Massenfertigung oftmals perfekte Werkzeuge und Formen benötigt, können additive Fertigungsverfahren praktisch sofort mit der eigentlichen Produktion beginnen. Alles, was notwendig ist, ist ein Computermodell oder eine CAD-Zeichnung, die die einzelnen Schichten untergliedern kann.

Demgegenüber stehen jedoch die relativ langsame Produktion sowie Beschränkungen bei der Baugröße und dem Material. Ein generatives Fertigungsverfahren eignet sich also am besten für kleine Stückmengen, die Massenfertigung kann hingegen wesentlich besser skalieren. Angesichts dessen nutzen viele Betriebe Ersteres vermehrt für Prototyping oder Maßanfertigungen, um damit die serielle Massenproduktion sinnvoll zu ergänzen.

Vorteile der additiven Fertigung

Je nach Unternehmen und Anwendungsverfahren lassen sich durch den Einsatz von generativen Fertigungsverfahren zahlreiche Vorteile erzielen.

Schnelle und günstige Fertigung kleiner Mengen
Viel Flexibilität und Personalisierung bei Produkten möglich
Hohe Energie- und Ressourceneffizienz durch niedrigen Materialbedarf
Perfekt geeignet als Rapid-Prototyping-Verfahren
Minimale Abhängigkeit von Werkzeugen und anderen Verfahren

Zukunftsmarkt 3D-Druck: Innovative Lösungen für die additive Fertigung

Ein immer zukunftsträchtigeres generatives Fertigungsverfahren ist dabei das 3D-Drucken. Dieses vereint alle Vorteile und lässt sich einfach und schnell in einem produzierenden Betrieb umsetzen. Industrielle 3D-Drucker kommen heutzutage bereits in zahlreichen Branchen sinnvoll zum Einsatz, um etwa Prototypen oder Sonderanfertigung schnell und günstig umsetzen zu können.

So setzen zahlreiche Konzerne in der Automobilindustrie, im Werkzeug- und Maschinenbau sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik auf diese moderne Methode. Und momentan stehen alle Vorzeichen auf weiteres Wachstum in diesem Zukunftsmarkt, der sich bis zum Jahr 2030 sehr wahrscheinlich vervielfachen wird, mit jährlichen Wachstumsraten von 23,1 Prozent. Das zeigt, wie wichtig dieses Fertigungsverfahren bereits ist und welche Rolle es darüber hinaus noch in der Zukunft spielen wird.

Doch die wichtigste Voraussetzung für einen präzisen und anforderungsgerechten 3D-Druck ist mitunter der Einsatz einer modernen CAD-Software, die generative Fertigungsverfahren unterstützt, wie z. B. Solid Edge und NX von Siemens Digital Industry Software. Diese bildet nämlich die Grundlage in der Produktentwicklung, um das Produkt letztlich wie gewünscht erstellen zu können. Wer als Unternehmen alle Vorteile von additiven Fertigungsverfahren wie 3D-Druck nutzen möchte, sollte daher im Schritt auf eine leistungsstarke CAD-Software setzen.

Fazit

Additive Fertigungsverfahren, wie das 3D-Drucken, sind eine sinnvolle Ergänzung, um Prototypen und kleine Stückmengen individuell und nach Bedarf herzustellen. Die Anforderungen und Kosten belaufen sich dabei auf einen Bruchteil anderer Verfahren – das erlaubt einen schnellen und kostengünstigen Einsatz.

Doch um beim 3D-Druck die besten Ergebnisse erzielen zu können, bedarf es auch einer leistungsstarken und modernen CAD-Software. PBU CAD-Systeme kann Ihnen dabei helfen, das richtige Tool für Ihre persönlichen Anforderungen zu wählen.

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