Generative Fertigungsverfahren

Das generative Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing, AM) und seine kontinuierliche Weiterentwicklung bieten der Industrie erhebliche Vorteile und versprechen, das nächste Kapitel der industriellen Revolution zu schreiben. Das generative Fertigungsverfahren wird auch als 3D-Druck bezeichnet und bietet dank der Möglichkeiten, komplexe Konstruktionen nach Bedarf herzustellen eine große Verbesserung der Fertigungstechnologie.

Diese Konstruktionen umfassen stark verschachtelte interne Kanäle und aufwändige Gitter, die dem Produkt eine überlegene Festigkeit und eine größere Einzelstück-Funktionalität bieten. Gleichzeitig wird das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen subtraktiven Fertigungsmethoden erheblich reduziert.

Zwar eignen sich herkömmliche subtraktive Fertigungsverfahren wie die CNC-Bearbeitung besser für höhere Stückzahlen und sind hinsichtlich des Stückpreises günstiger als das generative Fertigungsverfahren, allerdings beruhen sie auf dem Prinzip, aus einem größeren Block Material zu entfernen, um die gewünschte Endform zu erreichen. Diese Verfahren können also zu einer beachtlichen Materialverschwendung führen und, was noch wichtiger ist, ihnen fehlen revolutionäre Schlüsselfähigkeiten, die das generative Fertigungsverfahren bietet, wie z. B. die Erstellung von hohlen und porösen Produkten, die Integration von zwei oder mehr zusätzlichen Materialien und die schnelle Prototypenerstellung.

 
Das generative Fertigungsverfahren erstellt Komponenten durch Verschmelzung im Pulverbett, wobei Pulverschichten aufeinanderfolgend mehreren dünnen Materialienschichten hinzugefügt und anschließend durch Laser- oder Elektronenstrahlen verschmolzen werden. Im generativen Fertigungsverfahren werden komplexe, qualitativ hochwertige Bauteile mit aufwendigen Merkmalen hergestellt, die durch subtraktive Fertigungsverfahren nicht erzeugt werden können. Das generative Fertigungsverfahren hat außerdem den Vorteil, dass Bauteile ohne Werkzeugeinsatz erzeugt werden können und dass das Fertigteil direkt aus dem digitalen Entwurf entsteht. Im Gegensatz zum subtraktiven wird beim generativen Fertigungsverfahren sehr wenig Abfall erzeugt. Das generative Fertigungsverfahren ist perfekt für die schnelle, komplexe und preiswerte Prototypenerstellung geeignet.
Die physikalischen Eigenschaften der im generativen Fertigungsverfahren eingesetzten Pulver können die Verfahrenseffizienz, Leistung und Qualität des Endprodukts deutlich beeinflussen. Die physikalischen und chemischen Merkmale der im generativen Fertigungsverfahren verwendeten Puder, wie z. B. Größe, Form, Oberfläche, Porosität und Verunreinigungsgehalt sind entscheidende Elemente, die Einfluss auf die Reproduzierbarkeit und Qualität der Verfahrensmethodik haben. Die Eigenschaftenbestimmung von Pulvern, die beim generativen Fertigungsverfahren verwendet werden, ist eine unbedingte Voraussetzung für die Industrie, um Rohstoffpulver zu wählen, die für strukturelle Einheitlichkeit und ein Endprodukt mit den bekannten und erwarteten Eigenschaften sorgen.