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Artikel und Hintergründe zum Thema

3D-Druck in Farbe

Andreas Mühlbauer,

Jetzt auch in Farbe

Weiterentwickelte Technologien erschließen immer neue Möglichkeiten im 3D-Druck. Dies gilt für die produzierten Mengen, aber auch die Eigenschaften der Erzeugnisse. Mittlerweile lassen sich bereits fünf-stellige Stückzahlen wirtschaftlich produzieren. Auch farbige Drucke im industriellen Maßstab sind inzwischen möglich. Damit ist ein starkes Wachstum der additiven Fertigung in den kommenden Jahren sicher.

3D-Druck in Farbe © (Bilder: HP)

Die industrielle Anwendung des 3D-Drucks ist auf dem Vormarsch. Fokussierte sich die Technik bis vor wenigen Jahren noch auf den Prototypenbau, ermöglichen Weiterentwicklungen heute den Einsatz additiver Fertigung in Produktionsumgebungen. Breitere Anwendungsfelder und die Entwicklung neuer Werkstoffe begünstigen diese rasante Entwicklung. Einer Analyse von PwC Strategy& zufolge arbeiten bereits 18 Prozent aller produzierenden Unternehmen in Deutschland mit 3D-Druckern. In den nächsten fünf Jahren wird ein Anstieg auf ein Drittel erwartet.

Zukunftsweisend zeigt sich HP mit seiner kürzlich angekündigten Drucklösung HP Jet Fusion 300/500 3D. Damit können Anwender technische Funktionsteile nicht nur in Schwarz und Weiß, sondern auch in verschiedenen Farben unter Nutzung eines Thermoplasts schnell drucken. Die kostengünstige Lösung ermöglicht auch kleineren bis mittleren Produktentwicklungsteams, Design-Unternehmen, Start-ups und Forschungsinstituten den Zugang zur produktionsreifen 3D-Drucktechnologie.

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Mit der Serie HP Jet Fusion 3D 4200 ebnet HP den Weg zur Massenproduktion. © (Bild: HP)

Mittlerweile sind mit einer industriellen HP-3D-Drucklösung je nach Größe und Geometrie der Teile Produktionen von über 100.000 Teilen wirtschaftlich. Die steigende Beliebtheit additiver Fertigungs- verfahren hängt mit den fortschreitenden technischen Möglichkeiten zusammen, die neue Chancen für Unternehmen eröffnen. Die Vorteile additiver Fertigung beginnen dort, wo konventionelle Herstellungsverfahren an ihre Grenzen stoßen. 3D-Druckmethoden stärken die Innovationskraft der Unternehmen, da sie ein bisher ungeahntes Maß an Produktionsfreiheit und Kreativität freisetzen. Gleichzeitig ermöglichen sie die Herstellung höchst komplexer Teile, die mit konventionellen Produktionsverfahren gar nicht oder nur mit großem Aufwand umsetzbar wären. Zudem lässt sich die Produktentwicklung bis hin zur Markteinführung deutlich verkürzen – ein klares Differenzierungsmerkmal gegenüber dem Wettbewerb und ein unverzichtbarer Wachstumstreiber.

Ihr volles wirtschaftliches Potenzial werden 3D-Druckverfahren erst in den kommenden Jahren entfalten. Laut einer Studie von PwC Strategy& wird der Markt für 3D-gedruckte Produkte bis 2030 pro Jahr durchschnittlich zwischen 13 und 23 Prozent auf ein Marktvolumen von 22,4 Milliarden Euro anwachsen. Additive Fertigungsverfahren erleichtern die Produktion von leichten, aber ebenso belastungsfähigen Einzelteilen, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrttechnik, grundlegend. In der Medizin- und Zahntechnik ermöglicht der 3D-Druck die individuelle Herstellung von Prothesen, Hörgeräten und Implantaten. Auch die Automobilindustrie wird künftig verstärkt auf diese Technik setzen, um leichte, aber dennoch stabile Einzelteile für Karosserien, Motor- oder Bremsvorrichtungen zu produzieren.

Die Grenzen des 3D-Marktes erweitern
Seit Jahren agiert HP als Innovationstreiber auf dem 3D-Druckmarkt. Mit seiner Multi-Jet-Fusion-Technologie hat das Unternehmen die Entwicklung im Bereich der additiven Fertigung mit geprägt. Seine 3D-Drucklösungen basieren auf Pulver, was eine schnelle und qualitativ hochwertige Produktion von Bauteilen ermöglicht. Bei dieser Fertigungstechnik werden Kunststoffkörner so miteinander verbunden, dass die Teile eine hohe Festigkeit erhalten. Zum Einsatz kommt dabei ein eigens entwickelter Druckkopf mit „PageWide“-Technologie: Mittels Infrarot-Energiequelle wird zunächst ein Pulverbett gleichmäßig erhitzt. Der Druckkopf druckt anschließend eine wärmeleitende Flüssigkeit auf das Pulverbett und verschmilzt benötigte Pulverpartikel. Gleichzeitig werden wärmehemmende Flüssigkeiten zugefügt, die präzise Konturen und scharfe Kanten formen. So wird das Bauteil Schicht um Schicht aufgebaut. Überschüssiges Pulver kann schließlich entfernt und wiederverwendet werden.

Kamen die ersten Jet-Fusion-3D-Drucklösungen noch vorwiegend in der Kleinserienproduktion zum Einsatz, ebnete HP mit Jet Fusion 3D 4210 den Weg zur Massenproduktion. Die Geräte verringern die Gesamtbetriebskosten und erlauben gleichzeitig erhöhte Produktionsvolumina. Die Rentabilitätsschwelle steigt auf bis zu 110.000 Teile, wobei die Stückkosten pro gedrucktem Teil um bis zu 65 Prozent geringer ausfallen als bei anderen 3D-Druckmethoden. Zudem ermöglicht die konstante Entwicklung vielfältiger Materialien kontinuierlich neue Formen großvolumiger und individueller Anwendungen in der additiven Fertigung.

Im eigenen Open-Materials- und Applications-Labor arbeitet HP zudem an neuen Materialien, um breitere Einsatzmöglichkeiten der Multi-Jet-Fusion-Technologie zu eröffnen.

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