Definition der additiven Fertigung nach Normen
Die additive Fertigung ist gemäß den internationalen Normen DIN EN ISO/ASTM 52900 ein urformendes Fertigungsverfahren. Der Begriff beschreibt sämtliche additive Fertigungsverfahren, bei denen Bauteile schichtweise aus digitalen Daten aufgebaut werden. Im Unterschied zur subtraktiven Fertigung, bei der Material entfernt wird, erfolgt bei der additiven Fertigung die Herstellung durch gezieltes Hinzufügen von Werkstoffen.
Additive Manufacturing (AM) ist die international gebräuchliche Bezeichnung und beschreibt dieselbe Technologie. Innerhalb der Industrie hat sich der Begriff additive Fertigung durchgesetzt, insbesondere im technischen Bereich und in normativen Richtlinien.
Diese Definition bildet die Grundlage für das Verständnis sämtlicher additiver Herstellungsprozesse.
Unterschied zur subtraktiven Fertigung
Der zentrale Unterschied zwischen additiver Fertigung und konventionellen Fertigungsverfahren liegt im Materialfluss. Während bei spanenden Produktionsverfahren Werkzeuge Material abtragen, wird bei der additiven Fertigung Material schichtweise aufgebaut.
Das bedeutet:
Kein Materialabtrag durch Fräsen oder Drehen
Keine klassischen Werkzeugkosten
Digitale Herstellung direkt aus 3D Daten
Hohe Designfreiheit bei komplexen Geometrien
Gerade für komplexe Bauteile mit innenliegenden Strukturen oder Hohlräumen bietet die additive Fertigung enorme Möglichkeiten.
Digitale Grundlage: Von 3D Daten zur Schicht
Jeder Prozess der additiven Fertigung beginnt mit digitalen Daten. 3D Modelle werden konstruiert und anschließend in einzelne Schichten zerlegt. Diese Schicht-Informationen steuern die 3D Drucker während des Druckens.
Die Auflösung der einzelnen Schicht bestimmt maßgeblich:
Oberflächenqualität
Detailgrad
mechanische Eigenschaften
Produktionszeit
Je feiner die Schicht, desto höher die Präzision – allerdings steigt der Zeitaufwand in der Produktion.
Materialien in der additiven Fertigung
Die additive Fertigung ermöglicht die Verarbeitung unterschiedlichster Materialien. Besonders verbreitet ist Kunststoff. Thermoplaste wie PA, ABS oder PETG dominieren im Bereich des 3D Druck. Duroplaste kommen vor allem in härtungsbasierten Verfahren zum Einsatz.
Neben Kunststoff werden folgende Werkstoffe verarbeitet:
Metallpulver (z. B. beim Laser Strahlschmelzen)
Keramische Werkstoffe
Verbundmaterialien
Gewebe-Strukturen für medizinische Anwendungen
Die Materialauswahl beeinflusst direkt Einsatz, Anwendungsfälle und Produktionsverfahren.
Additive Fertigungsverfahren im Überblick
Additive Fertigungsverfahren lassen sich nach Normen in verschiedene Kategorien unterteilen. Die wichtigsten Verfahren im industriellen Bereich sind:
Stereolithografie
Digital Light Processing
Selektives Lasersintern
Laser Strahlschmelzen
Binder Jetting
FDM / FFF
FGF
Freistrahl Bindemittelauftrag
Freistrahl Materialauftrag
Diese additive 3D-Drucktechnologien unterscheiden sich hinsichtlich Material, Prozess, Industrieeinsatz und Wirtschaftlichkeit.
Stereolithografie (SLA)
Die Stereolithografie zählt zu den ältesten additiven Fertigungsverfahren. Ein Laserstrahl härtet flüssigen Kunststoff schichtweise aus. Die Herstellung erfolgt in einem Harzbecken.
Vorteile:
Sehr feine Schichtauflösung
Hohe Detailgenauigkeit
Gute Oberflächenqualität
Nachteile:
Eingeschränkte Werkstoffe
Geringe UV-Beständigkeit
Dieses Verfahren wird häufig für Prototypen und Modelle eingesetzt.
Digital Light Processing (DLP)
DLP ist technisch mit SLA verwandt. Anstelle eines Laserstrahl wird eine gesamte Schicht per Display belichtet.
Einsatz:
Rapid Prototyping
Forschung
Designstudien
Selektives Lasersintern (SLS)
Beim SLS werden Kunststoffpulver schichtweise durch einen Laserstrahl verschmolzen. Das umgebende Pulver trägt die Bauteile während der Herstellung.
Typische Anwendungen:
Funktionale Prototypen
Serienfertigung kleiner Stückzahlen
Technische Produktentwicklung
Laser Strahlschmelzen (Metall-AM)
Beim Laser Strahlschmelzen wird Metallpulver mittels Laser vollständig aufgeschmolzen. Dieses additive Fertigungsverfahren wird in der Luft- und Raumfahrt sowie im Bauwesen eingesetzt.
Hier entstehen hochfeste Werkstücke mit komplexen Strukturen.
Binder Jetting und Freistrahl Bindemittelauftrag
Binder Jetting gehört zu den pulverbasierenden additiven Fertigungsverfahren. Ein Druckkopf trägt selektiv Bindemittel auf ein Pulverbett auf.
Dieses Verfahren – auch als Freistrahl Bindemittelauftrag bezeichnet – eignet sich besonders für:
Farbige Modelle
Gießereimodelle
architektonische Anwendungen
Binder Jetting ermöglicht hohe Baugeschwindigkeit, jedoch geringere mechanische Festigkeit ohne Nachbehandlung.
Large Scale Additive Manufacturing (LSAM)
LSAM ist die skalierte Form der FGF-Technologie. Hier kommen großvolumige 3D Drucker oder Robotersysteme zum Einsatz.
Einsatzbereiche:
Bauwesen
Werkzeugbau
Formenbau
Industrieanlagen
Diese additive Fertigung ermöglicht die Herstellung meterhoher Objekte und komplexer Formen aus Kunststoff.
FDM / FFF – Filamentbasierter 3D Druck
FDM ist eines der bekanntesten 3D Druckverfahren. Kunststoff-Filamente werden in 3D Druckern aufgeschmolzen und schichtweise abgelegt.
Eigenschaften:
Hohe Flexibilität
Geringe Werkzeugkosten
Breite Materialauswahl
Dieses additive Verfahren wird im Rapid Prototyping, in der Entwicklung und zunehmend in der Serienfertigung eingesetzt.
FGF – Granulatbasierte additive Fertigung
FGF arbeitet direkt mit Kunststoffgranulat. Dadurch entfallen Zwischenschritte der Materialaufbereitung.
Vorteile:
Günstigere Werkstoffe
Direkte Nutzung industrieller Materialien
Höhere Produktionsgeschwindigkeit
Dieses Produktionsverfahren gewinnt im industriellen Bereich zunehmend an Bedeutung.
Rapid Prototyping und Serienfertigung
Additive Manufacturing wurde ursprünglich im Rapid Prototyping eingesetzt. Heute reicht das Spektrum bis zur Serienfertigung.
Vorteile:
Schnelle Entwicklung
Reduzierte Produktionskosten bei kleinen Stückzahlen
Hohe Designfreiheit
Gerade für Unternehmen mit individuellen Produkten steigert AM die Wettbewerbsfähigkeit.
Werkstoffe und Geometrien
Ein entscheidender Vorteil der additiven Fertigung liegt in der Herstellung komplexer Geometrien. Innenkanäle, Gitterstrukturen oder organische Formen lassen sich ohne zusätzliche Werkzeuge realisieren.
Beispiel:
Kühlkanäle in Werkstücken
Leichtbau-Strukturen
Luftführungen
Diese Möglichkeiten sind mit konventionellen Fertigungsverfahren nur eingeschränkt umsetzbar.
Normen, Richtlinien und industrielle Standards
Normen und Richtlinien sind für die additive Fertigung essenziell. Sie definieren:
Terminologie
Qualitätsanforderungen
Prozessparameter
Werkstoffklassen
Die Einhaltung dieser Normen ist besonders in der Industrie und im medizinischen Bereich von Bedeutung.
Bedeutung für Industrie und Unternehmen
Die additive Fertigung verändert klassische Herstellungsprozesse. Sie erlaubt:
Dezentrale Produktion
On-Demand Herstellung
Individuelle Produkte
Reduzierte Lagerhaltung
Für Unternehmen bedeutet das neue Konzepte in Entwicklung, Produktion und Logistik.
Prozesskette in der additiven Fertigung
Ein typischer Prozess umfasst:
Konstruktion der 3D Modelle
Aufbereitung der Daten
Slicing in einzelne Schicht
Drucken
Nachbearbeitung
Know how im Umgang mit diesen Prozessen entscheidet über Qualität und Wirtschaftlichkeit.
Forschung, Entwicklung und Zukunftspotenzial
Additive Manufacturing ist stark forschungsgetrieben. Neue Werkstoffe, verbesserte Härtungsprozesse und optimierte Produktionsverfahren erweitern kontinuierlich die Anwendungsfälle.
Das Potenzial liegt insbesondere in:
Individualisierten Produkten
Leichtbau
Funktionsintegration
Hybridfertigung
Fazit: Die additive Fertigung als Schlüsseltechnologie
Die additive Fertigung ist mehr als nur 3D Druck. Sie ist eine eigenständige Technologie mit klarer Definition, normativer Grundlage und wachsender industrieller Bedeutung.
Vom Rapid Prototyping bis zur Serienfertigung eröffnet sie Unternehmen neue Möglichkeiten in der Herstellung komplexer Bauteile. Additive Fertigungsverfahren ermöglichen eine Flexibilität, die mit klassischen Produktionsverfahren kaum erreichbar ist.
Für Ingenieure, Entwickler und Entscheider in der Industrie ist das Verständnis der additiven Fertigung heute keine Option mehr – sondern eine strategische Grundlage zukünftiger Wettbewerbsfähigkeit.