AM

Additive Fertigung (AM) ist eine Familie von Verfahren, die Festkörper durch schichtweises Aufbringen von Material aufbauen, gesteuert durch digitale Konstruktionsdaten. Im Gegensatz zu traditionellen subtraktiven Verfahren, die Material abtragen, wird bei der AM Material nur dort aufgetragen oder verschmolzen, wo es benötigt wird. Deshalb wird sie auch schichtweise Fertigung oder 3D-Druck im alltäglichen Sprachgebrauch genannt.

Die verbreitetsten industriellen AM-Verfahren sind Fused-Deposition-Modeling (FDM), bei dem thermoplastisches Filament geschmolzen und extrudiert wird, Stereolithografie (SLA), die Harz mit ultraviolettem Licht aushärtet, Selective-Laser-Sintering (SLS), das Pulverpartikel mit einem Laser verschmilzt, und Directed-Energy-Deposition (DED), die Pulver oder Draht in ein Schmelzbad einbringt. Metall-AM-Systeme nutzen typischerweise Pulverbettfusion oder DED für Titan, Aluminium, Edelstahl oder Nickellegierungen. Die Geschwindigkeiten sind sehr unterschiedlich: FDM-Systeme benötigen für kleine Teile mehrere Stunden, während industrielle Pulverbettsysteme größere Bauteile in ähnlichen Zeiträumen herstellen können, aber mit höheren Materialkosten und engeren Toleranzen.

Wo AM in der Produktion eingesetzt wird

AM glänzt bei der Herstellung von Prototypen, Kleinserien-Spezialteilen und Geometrien, die schwierig oder unmöglich zu bearbeiten sind, wie komplexe innere Kanäle oder Gitterstrukturen. Die Lieferzeiten sind kurz, weil keine Werkzeuge erforderlich sind. Allerdings ist die Oberflächengüte oft rau, die Festigkeit hängt von der Richtung ab (Anisotropie), und die Stückkosten steigen bei höheren Stückzahlen stark an. Bei Großserienproduktion einfacher Teile bleiben traditionelle Gießerei- oder Zerspanverfahren billiger und schneller. Die meisten Hersteller sehen AM heute als Ergänzungsprozess und nicht als Ersatz: schnelle Werkzeugfertigung, funktionsfähige Prototypen, Reparatur alter Maschinen und spezialisierte Luft- und Raumfahrt- oder Medizinkomponenten sind ihre bewährten Einsatzgebiete.

Der Materialverschnitt ist minimal im Vergleich zur Zerspanung, obwohl Pulverbettsysteme eine sorgfältige Handhabung ungenutzten Pulvers für Wiederverwendung oder Entsorgung erfordern. Die Genauigkeit hängt vom Verfahren und der Nachbearbeitung ab: typische Toleranzen liegen bei ±0,1 mm bis 0,5 mm für Pulverbettfusion, breiter für FDM. Innere Spannungen durch thermische Zyklen können zu Verformungen oder Bauteilfehlern führen, wenn Konstruktion und Fertigungsparameter nicht sorgfältig abgestimmt sind.

Der Begriff "Additive Fertigung" wurde in den 2000er Jahren zum Standard, als Patente auf frühe 3D-Druckverfahren ausliefen und die industrielle Anwendung beschleunigte. Er ist in der Technik und in Normen (ISO 52900 und verwandte Spezifikationen) bevorzugt, weil er verfahrensunabhängig ist und die umgangssprachliche Bezeichnung "3D-Druck" vermeidet, die zwar auf alle AM-Verfahren zutrifft, aber eher an verbrauchergerechte Geräte erinnert.