Welches Fertigungsverfahren passt zu meinem Bauteil?

Subtraktive Fertigungsverfahren wie CNC-Fräsen & CNC-Drehen, CNC-Wasserstrahlschneiden oder CNC-Laserschneiden oder additive Fertigungsverfahren wie FDM, MJM, SLS & SLM – es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, sein Bauteil herzustellen. Doch nicht jedes Verfahren ist mit jedem Material kombinierbar. In folgenden Text stellen wir Ihnen die beiden Fertigungsmethoden und deren Besonderheiten vor.

Subtraktive Fertigungsverfahren

Beginnen wir mit der subtraktiven Fertigung und stellen wir uns vor, wir wollen eine einfache Obstschale herstellen.

Bei der subtraktiven Fertigung wird ein Block des Materials, in dem das Bauteil gefertigt werden soll, durch das Abtragen von Material in die gewünschte Form gebracht. So kann durch das Zerspanen ein anfänglich viereckiger Metallblock zu einer kreisrunden Halbkugel geformt werden. Die Basis für unsere Obstschale. In einem weiteren Schritt kann nun mit Hilfe einer Fräse die Halbkugel ausgehöhlt werden, sodass wir sie auch mit unserem Obst befüllen können. Für einen sicheren Stand kann in einem letzten Schritt noch die Unterseite der Halbkugel abgeflacht werden. Natürlich ist dies lediglich ein sehr einfaches Beispiel und es gibt zahlreiche weitere Gestaltungsmöglichkeiten. So kann ein Bauteil zusätzlich mit Gewinden, Bohrungen, Taschen und weiteren Eigenschaften versehen werden.

Insgesamt wird ein großer Materialblock so lange bearbeitet, bis aus diesem das fertige, im CAD-Programm designte Bauteil gewerkelt ist. Ein großer Vorteil der subtraktiven Fertigung ist die hohe Genauigkeit, besonders bei der Arbeit mit geringen Toleranzen. Außerdem ist das Zerspanen bei großer Stückzahl sehr schnell.

Additive Fertigungsverfahren

Anders als bei den subtraktiven Verfahren entsteht das Werkstück in der additiven Fertigung durch das Schichtbauprinzip, was bedeutet, dass das Bauteil in Schichten aufgebaut wird.

Bei unserem Beispiel der Obstschale wächst diese mit jeder neuen Schicht zu ihrem endgültigen Bildnis an. In den meisten additiven Verfahren wird das Ausgangsmaterial (je nach Verfahren ein Pulver oder Filament) durch Erhitzen geschmolzen, in die neue Form gebracht und Schicht für Schicht aufgebaut.

In der additiven Fertigung sind keine Bearbeitungswerkzeuge nötig. Dadurch lassen sich sehr komplexe Strukturen realisieren und es gibt kaum Designbeschränkungen. So können zu geringen Stückkosten und in angemessener Zeit sehr individuelle Prototypen und Kleinserien gefertigt werden. Aufgrund der schnellen Realisierbarkeit mit dem additiven Verfahren wird die Fertigung von Prototypen häufig als „Rapid Prototyping“, die Fertigung von Werkzeugen als „Rapid Tooling“ und die Fertigung von Endprodukten als „Rapid Manufacturing“ bezeichnet.

Die Frage nach dem geeigneten Fertigungsverfahren beginnt mit der Auswahl des gewünschten Materials und endet in der Komplexität des Bauteils. Für unsere Obstschale wäre es ein leichtes, den richtigen Fertigungsprozess zu finden, da das Bauteil mit jedem Verfahren hergestellt werden kann, sich die Kosten pro Bauteil jedoch je nach Verfahren beträchtlich unterscheiden würden.

Bei äußert komplexen Strukturen im Inneren eines Bauteils, wie beispielsweise Hohlräume, um Gewicht zu sparen, wird ein additives Fertigungsverfahren gewählt. Verwendet man jedoch ein einfaches Design und wenig komplexe Strukturen wäre ein subtraktives Verfahren die richtige Wahl.

Auch die Losgröße spielt bei der Wahl des richtigen Verfahrens eine wichtige Rolle: Da additive Verfahren durch das Schichtbauprinzip langsamer sind in der Produktion als subtraktive Verfahren, wird bei größerer Stückzahl wenn möglich ein subtraktives Verfahren gewählt.

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