Juli 29, 2022

Ist 3D-gedrucktes Metall stabil?

Für Unternehmen, die Metallteile herstellen, Ingenieurbüros oder Gießereien, ist der 3D-Druck sehr empfehlenswert und entwickelt sich schnell zu einer überlegenen Produktionsform. Während der einzigartige computergestützte Bauprozess des 3D-Drucks früher eher für die Kunststoffproduktion geeignet war, kann das Schichtbauverfahren jetzt zur Herstellung einer Vielzahl von massiven Metallkomponenten eingesetzt werden. Angesichts des unkomplizierten, präzisen und schnellen Produktionsprozesses ist es kein Wunder, dass sich immer mehr Unternehmen dem 3D-Druck zuwenden. Aber wie stark sind 3D-gedruckte Metalle im Vergleich zu traditionell hergestellten Metallen? Kann ein gedrucktes Metall wirklich alle Vorteile bieten, die beispielsweise ein gegossenes Metall bietet? In diesem Artikel werden einige der in der additiven Fertigung verwendeten Metalle betrachtet und ihre Festigkeitseigenschaften erörtert.

Stahl

Stahl ist das weltweit und auch im 3D-Druck am häufigsten verwendete Metall. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Festigkeit und seiner niedrigen Produktionskosten ist er in allen Branchen einsetzbar. 3D-gedruckte Stahlteile können genauso stark, wenn nicht sogar stärker sein als ihre traditionell hergestellten Gegenstücke und werden in vielen Branchen eingesetzt, vom Bauwesen bis zur Luft- und Raumfahrt. Ein entscheidender Vorteil des 3D-Drucks ist seine Fähigkeit, Gitterfüllungen zu erzeugen. Dabei handelt es sich um überlappende und miteinander verbundene, teilweise hohle Muster, die die innere Struktur eines 3D-gedruckten Bauteils bilden. Das Ergebnis ist ein Produkt, das weniger wiegt und weniger Material benötigt, ohne dass es an Festigkeit einbüßt. Der 3D-Druck kann zwar nicht alle herkömmlichen Methoden der Stahlherstellung ersetzen, aber er ist für eine stark wachsende Zahl von Produkten und Bauteilen die bessere Option. Dies gilt auch für Metallteile, die besonders kompliziert sind oder für einen bestimmten Zweck entwickelt wurden, wie z. B. chirurgische Implantate oder Motorkomponenten und -ersatzteile. Je nach Verwendungszweck kann der 3D-Druck tatsächlich die stärkere und bequemere Option sein.

Aluminium

Dank seines guten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht ist Aluminium formbar und lässt sich leicht verformen. Es rostet nicht, was es langlebig macht, und ist leicht, so dass es leicht in dünne Bleche wie Folien geschnitten werden kann. Es ist korrosionsbeständig und hat daher starke mechanische Eigenschaften. Die Möglichkeiten des 3D-Drucks mit Aluminium sind weitreichend und wurden bisher in verschiedenen Branchen eingesetzt, von der Automobilindustrie bis zur Luft- und Raumfahrt. 3D-gedrucktes Aluminium wird von einer Reihe führender Unternehmen wie Boeing verwendet, die diese Komponenten bisher für eine Vielzahl von Luft- und Raumfahrtprojekten eingesetzt haben. Mit den ständigen Fortschritten in der additiven Fertigung wird der 3D-Druck aufgrund seiner Festigkeit und seines geringen Gewichts immer mehr zum Produktionsverfahren der Wahl für Aluminiumteile.

Messing

Eine Legierung aus Kupfer und Zink wird Messing in der Regel in Bereichen verwendet, in denen ein wirtschaftlicher Ersatz für Edelmetalle benötigt wird. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner antimikrobiellen Eigenschaften wird es für die Herstellung einer Vielzahl von Materialien verwendet, sowohl für den täglichen Gebrauch als auch für die Industrie. So ist es beispielsweise ein bevorzugtes Material für die Herstellung von Musikinstrumenten, Skulpturen, Wasserhähnen, Türklinken, Sanitäranlagen, Lagern und vielen anderen metallverarbeitenden Produkten, und das mit außergewöhnlicher Detailgenauigkeit. Was seine Festigkeit und Haltbarkeit bei der Verwendung in der additiven Fertigung angeht, so sind Messingprodukte außergewöhnlich stark und bieten eine hohe chemische Beständigkeit.

Aufgrund ihrer Festigkeitseigenschaften werden 3D-gedruckte Metalle tagtäglich in verschiedenen Branchen eingesetzt. Im Folgenden sind nur einige Beispiele aufgeführt:

1. Bauwesen - Der 3D-Druck ersetzt nicht die traditionellen Verfahren zur Herstellung von Metallen für den Bau, sondern ergänzt die Branche durch die Herstellung von Werkzeugen und maßgeschneiderten Metallen für die strukturelle Verstärkung und Reparatur. Mit der Fähigkeit, Gitterfüllungen zu erzeugen, kann der 3D-Druck eine komplizierte innere Struktur eines Bauteils schaffen, die die Haltbarkeit und Stabilität beibehält oder verbessert.

2. Bildung - Der 3D-Druck hat das Bildungswesen stark verändert, insbesondere für Studierende der Naturwissenschaften, der Technik und des Ingenieurwesens. Studierende der Ingenieurwissenschaften können beispielsweise Prototypen ausdrucken, während Lehrer damit Lehrmittel ausdrucken können. Sogar Architekturstudenten können den 3D-Druck nutzen, um Modelle ihrer Strukturen und mehr zu erstellen.

3. Gesundheitswesen - Die Festigkeitseigenschaften von 3D-gedruckten Metallen führen dazu, dass sie tagtäglich im Gesundheitssektor eingesetzt werden. Die Möglichkeiten reichen von chirurgischen Instrumenten über Prothesen bis hin zu patientenspezifischen Knochennachbildungen. Patienten, die an Skoliose leiden, können jetzt von maßgeschneiderten 3D-gedruckten Zahnspangen profitieren, die eine höhere Stabilität bieten.

Zusammenfassend

3D-gedruckte Metallteile sind stabiler, wenn nicht sogar stärker als herkömmlich hergestellte Teile, ihre Festigkeit variiert jedoch je nach den Anforderungen des Herstellers. Die Schichtfertigung ermöglicht es dem Hersteller, leichte, komplizierte und hochmoderne Bauteile herzustellen und auch komplexere Designs zu entwerfen. Die Produkte werden außerdem mit weitaus höherer Geschwindigkeit hergestellt, während gleichzeitig Kosten für Arbeitskräfte und Abfall eingespart werden. Von Triebwerkskomponenten in der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Prothesenimplantaten, die von Ärzten im Gesundheitswesen verwendet werden, sind die Festigkeitseigenschaften von 3D-gedruckten Metallen unbestreitbar. Ob der 3D-Druck für einen Hersteller die richtige Wahl ist oder nicht, hängt vom Endziel und der Verwendung des Metalls ab.

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