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31.10.2018

Günstiger Metall-Druck

Das Beratungsunternehmen Ampower hat in seiner neuen Technologiestudie sinterbasierte 3D-Druck-Prozesse genauer unter die Lupe genommen. Ergebnis: Kostensenkungen von über 80 Prozent im metallischen 3D-Druck sind keine Utopie.

In der mehr als 40-seitigen Studie nimmt das Beratungsunternehmen Ampower die sogenannten Binder-Jetting- und Metall-FDM-Prozesse genauer unter die Lupe und vergleicht sie mit dem heute etablierten Laserstrahlschmelzen (LB-PBF) und Metallspritzgießen (MIM). Beim Binder Jetting werden kleinste Bindertröpfchen selektiv und schichtweise auf das Metallpulver aufgebracht und verkleben das pulverförmige Material.

Äußerst günstig aber nicht perfekt

Die wichtigsten Vorteile beim Binder Jetting liegen in den deutlich geringeren Bauteilkosten. Schon heute sind Kostenreduktionen von ungefähr 40 Prozent für große Stückzahlen möglich. Ampower rechnet für die Zukunft mit möglichen Kostensenkungen um über 80 Prozent. Die neuen 3D-Druck-Technologien haben jedoch gegenüber den bislang bekannten Verfahren auch Nachteile. So erreichen die Materialeigenschaften nicht dasselbe Niveau was insbesondere bei Herstellern hochbelasteter Bauteile zu Vorbehalten führen wird. Zudem birgt der aufwändige Sinterprozess bislang noch hohe Prozessrisiken, welche beispielsweise zu stark verzogenen Bauteilen führen und die geometrischen Freiheiten stark einschränken.

  • Die Studie verspricht eine detaillierte Analyse der neuen, disruptiven Metal Additiven Technologien. (Bild: Ampower)

    Studie: Additive Fertigung mit Sintertechnologien. (Bild: Ampower)

  • Einordnung der sinterbasierten Metall 3D Druck Technologien in die bestehende Fertigungslandschaft. (Bild: Ampower)

    Einordnung der sinterbasierten Metall 3D Druck Technologien in die bestehende Fertigungslandschaft. (Bild: Ampower)

  • Ergebnis der CT Aufnahme eines Bauteils. Zu erkennen sind die Poren und Fehlstellen in einem Metall FDM Bauteil im Vergleich zu einem hoch dichten LB-PBF Bauteil. (Bild: Ampower)

    Ergebnis der CT Aufnahme eines Bauteils. Zu erkennen sind die Poren und Fehlstellen in einem Metall FDM Bauteil im Vergleich zu einem hoch dichten LB-PBF Bauteil. (Bild: Ampower)

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Matthias Schmidt-Lehr, Co-Autor der Studie und Partner bei Ampower erläutert: „Wir erwarten, dass sich insbesondere im Automobilbau die Binder Technologien gegenüber dem Laserstrahlschmelzen aufgrund der Kostenpotentiale bei hohen Stückzahlen durchsetzen werden. Einschränkungen hinsichtlich der Materialeigenschaften und Prozessrisiken können durch die höheren Stückzahlen und aufwändigere Prozessentwicklung wett gemacht werden. Bei anspruchsvollen Industrien wie der Luft- und Raumfahrt jedoch wird man weiter auf die Laser- und Elektronenstrahlprozesse setzen. Eine kurzfristige Neuausrichtung ist in diesen Branchen nicht zu erwarten zumal viele OEMs hier bereits Standards gesetzt haben und hohe Investitionen getätigt wurden.“

Analyse mit Computertomografie

Die Studie erläutert neben den Grundlagen hinsichtlich Kostenstruktur und Materialeigenschaften auch Regeln für das Design und die Gestaltung von Bauteilen, die mittels Bindersystemen hergestellt werden können. Für die Studie wurden über 50 Proben von acht unterschiedlichen Anlagenherstellern ausgewertet. Neben Zugversuchen und metallographischen Dichteanalysen wurde die Oberflächenrauheit vermessen und eine Computertomografie-Analyse der Bauteile durchgeführt.

Die Additive Fertigung gilt in metallverarbeitenden Industrien als eines der größten Zukunftsthemen. Durch das Verfahren können innerhalb kürzester Zeit direkt aus digitalen Daten metallische Bauteile "gedruckt" werden. Zudem ermöglicht das neue Verfahren Konstruktionen, die mit bisherigen Produktionsmethoden nicht realisiert werden konnten. So werden bereits jetzt individuelle Implantate und Zahnprothesen mittels 3D-Druck gefertigt.

Die Studie wurde von acht Industrieunternehmen - darunter Lufthansa, die Deutsche Bahn, Porsche und SLM Solutions - in Auftrag gegeben und ist als kostenloser Download unter www.am-power.de/insights verfügbar.

Unternehmensinformation

Ampower GmbH & Co. KG ZAL TechCenter

Hein-Saß-Weg 22
DE 21129 Hamburg
Tel.: +49 - 40 - 99999 578

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