Was ist unter einem 3D-Druck zu verstehen? 

Ein 3D-Druck meint die Erstellung eines dreidimensionalen Werkstücks aus Kunststoff (zum Teil auch aus anderen Werkstoffen), basierend auf einer digitalen CAD-Vorlage. Der Druck erfolgt üblicherweise Schicht für Schicht, wobei die benötigten Grundstoffe als Flüssigkeiten oder Pulver zugegeben und in diversen Schmelz- und Aushärtungsprozessen verfestigt werden. Ähnlich wie bei diversen Spritzgussverfahren, können auch bei einem 3D-Druck mehrere Komponenten miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise entstehen 3D Druck Bauteile, zum Beispiel harte Kunststoffteile mit weichen Griffflächen, Objekte mit Einzelkomponenten unterschiedlicher Farben und Eigenschaften oder solche mit gegeneinander beweglichen Teilen. Zum Einsatz kommen 3D-Drucker in den verschiedensten Bereichen, darunter auch im Automobilbau, der Schmuckherstellung, im Baugewerbe, in der Luft- und Raumfahrt- sowie in der Medizintechnik.

Bei 3D-Druck Bauteile können einerseits bereits fertige Kunststoffteile hergestellt werden, die direkt bedruckbar und einsatzbereit sind. Dabei handelt es sich üblicherweise eher um kleinere Kunststoffkomponenten. Andererseits lassen sich auch Werkzeuge fertigen, die wiederum für die Produktion von Spritzgussteilen genutzt werden können. In diesem Fall ist besonders auf eine hohe Stabilität und Temperaturbeständigkeit der im 3D-Drucker entstehenden Formen zu achten. Außerdem kann eine Kombination aus 3D-Druck und Spritzguss hergestellt werden, wobei im 3D-Drucker die äußere Form eines Bauteils gefertigt und dessen innen liegender Hohlraum mit Spritzguss ausgefüllt wird, um eine möglichst hohe Stabilität zu gewährleisten. Diese Arten des Teiledrucks gehören zu den additiven Verfahren und bringen verschiedene Vorteile mit sich. 

3D Druck Prototypen

Einer der größten Vorteile des 3D-Druckens ist die Unabhängigkeit von vorab zu fertigenden Werkzeugen. Die Herstellung präziser Formen, in die Spritzguss eingegeben und in denen dieser ausgehärtet wird, ist aufgrund der dabei notwendigen Komplexität oft etwas kostenintensiver. Vor allem bei hohen Stückzahlen pro Teileserie ist diese Vorgehensweise trotzdem durchaus rentabel - dank breiter Kostenverteilung. Möchten Sie allerdings mehrere kleine Serien fertigen lassen, kann die Wirtschaftlichkeit des Projektes leiden. 3D-Drucker sind in diesen Fällen die optimale Lösung. Ob für den Druck eines günstigen Werkzeugs als Basis einer weniger umfangreichen Teileserie oder aber als Instrument zur Fertigung der gewünschten Kunststoffkomponenten selbst: Mit unseren 3D-Druckern können Sie auch 3D Druck Bauteile, Probeserien, Kleinstserien und die Herstellung von Prototypen kosteneffizient realisieren. 

Nachteilig kann unter Umständen die geringere Stabilität im Vergleich zu einem im Spritzgussverfahren gefertigten Bauteil sein. Während bei einem 3D-Druck Komponenten aus einzelnen übereinander liegenden Schichten gefertigt werden, sind diese durch das Spritzgießen in einem Teil hergestellt und damit besonders stabil. Grundsätzlich kommt es bei der Entscheidung für eines der beiden Verfahren auf den Verwendungszweck und die letztlich erreichbare Wirtschaftlichkeit an. Zudem sind wir dank modernster Technik in der Lage, auch besonders widerstandsfähige technische Bauteile im 3D-Druck-Verfahren zu erstellen, etwa durch die Zugabe spezieller Härter oder anderer Werkstoffe mit hoch-resistenten Eigenschaften.

3D Druck technische Bauteile und 3D Druck Kleinserien

Wir fertigen für Sie 3D Druck technische Bauteile und 3D Druck Kleinserien auf Wunsch. Auch 3D Druck Prototypen fertigen wir auf Wunsch für Sie an. Die beiden gängigsten Varianten des 3D-Drucks sind die Stereolithographie und das sogenannte Laser-Sintern. Beide Optionen möchten wir Ihnen kurz vorstellen. Bei der Stereolithographie befindet sich eine Art Hebebühne in einem Becken aus Epoxidharz. Durch stückweise Abwärtsbewegungen, zwischen denen die jeweils oberste Harzschicht von etwa 0,05 bis 0,25 Millimetern ausgehärtet wird, entsteht das gewünschte Modell. Jedoch sind insgesamt weniger komplexe Formen (beispielsweise durch Überstände und Überhänge) möglich. 

Das Laser-Sintern basiert auf zwei Becken mit jeweils einer Bühne. In einem der beiden Becken befindet sich Kunststoff-, Metall- oder Keramikpulver, das von einer Walze aufgenommen und in einer dünnen Schicht auf die benachbarte Hebebühne gerollt wird. Durch einen Laser wird diese erste Schicht gesintert (geschmolzen) und härtet aus. Nun wird die Pulver-Bühne ein Stück nach oben gehoben, während die Bühne mit dem eigentlichen Objekt leicht absinkt. Auf diese Weise entsteht Schicht um Schicht das eigentliche Bauteil. Dank der schnellen Aushärtung ist eine deutlich komplexere Formgestaltung möglich.

Der hochmodernen 3D-Drucker von HP arbeitet der mit dem Pulverdruck-Verfahren arbeitet. Zum Einsatz kommt hier ein feines Polyamid-12 Pulver, welches in Schichten von nur 0,08mm aufgetragen wird. Jede einzelne Schicht wird danach sofort mit einem sogenannten „Fusing Agent“ getränkt und anschließend durch eine Infrarot-Lampe aufgeschmolzen. Dabei wird die Lampe so gesteuert, dass gezielt die getränkten Materialbereiche erhitzt werden, wodurch die Wärmeeinwirkung auf die Bauteile so gering wie möglich gehalten wird. Dies hat nicht nur Vorteile was den Verzug anbelangt, es verkürzt auch die Druckzeiten. Ein „Detailing Agent“ sorgt dafür, dass Ecken und Kanten trotz des Aufschmelzvorgangs sauber abgebildet werden.

Dadurch entsteht eine sehr homogene Materialstruktur mit hoher Dichte, die dazu führt, dass die Teile aus diesem Drucker sogar wasserdicht sind und z.B. für Tanks oder Behälter verwendet werden können. Des Weiteren sorgt der gleichmäßige Aufbau für ein optimales mechanisches Verhalten unter Belastung. Die Festigkeit jener Teile ist quasi unabhängig von der Belastungsrichtung. Hinzu kommt, dass die Festigkeit sehr gut über die Wandstärken steuerbar ist. Damit hat man die Möglichkeit sowohl sehr steife, aber auch biegsame und elastische Bauteile zu drucken. 

Aufgrund der verwendeten Technologie, gibt es nahezu keine Geometrie, die nicht gefertigt werden kann. Stützstrukturen oder ähnliches werden hier nicht benötigt, wodurch nicht nur die Nacharbeit effizienter gestaltet werden kann, es führt auch zu einer besseren Oberflächenqualität. 

Im Vergleich zu anderen Prototyping-Verfahren, die ebenfalls mit Pulver arbeiten, z.B. SLS („Selektives Lasersintern“), bietet die Technologie von HP den Vorteil, dass nicht nur die Dichte und Homogenität der gedruckten Teile höher ist, sondern auch, aufgrund der geringeren Wärmezufuhr, der Verzug geringer und die Bauzeiten kürzer sind.

Oftmals benötigt man für ein Projekt nur eine geringe Stückzahl einzelner Bauteile, wodurch der Kostenfaktor eines Spritzgusswerkzeuges einen erheblichen Einfluss auf den Stückpreis hat. Mit dem neuen HP 3D-Drucker haben wir nun, je nach Anwendungsfall, die Möglichkeit, Ihnen direkt eine gedruckte Kleinserie anbieten zu können. Mit über 35 Jahren Erfahrung im Spritzgussbereich hat die Fa. Hiebler einige Erfahrung in der Projektierung, und den damit verbundenen Kosten, von Kleinserien und Sie werden sehen, dass es sich, je nach Bauteilgröße und Komplexität, durchaus rentieren kann, einige tausend Stück drucken zu lassen, bevor man in ein Spritzgusswerkzeug investiert. 

Somit eignet sich dieser 3D-Drucker nicht nur für einzelne Prototypen und die simultane Fertigung einzelner Baugruppen aus unterschiedlichsten Teilen, sondern auch für Kleinserien, die damit schnell und kostengünstig hergestellt werden können.