Wenn es um Fertigungsverfahren von Kunststoff- und Metallbauteilen geht, stand lange Zeit nur das bekannte Spritzgussverfahren zu Verfügung. Vor allem die Automobilbranche, die chemische, die Elektro- und Elektronikindustrie stützen sich bei der Herstellung baugleicher Teile in großer Stückzahl auf diese Methode, ohne die die industrielle Massenproduktion nicht vorstellbar ist.
Doch seit einigen Jahren bekommt das Spritzgussverfahren Konkurrenz. So wurde in den 80ern des letzten Jahrhunderts das 3D-Druck-Verfahren entwickelt. Dieses hat in den letzten Jahren auch bedingt durch die Digitalisierung große Entwicklungssprünge gemacht und sozusagen „Serienreife“ erreicht. Bei dieser Art von Fertigung lässt sich leichter individualisieren und es wird ermöglicht, Kunden- und Verbraucherwünsche eher zu berücksichtigen als das im Spritzguss mit Kunststoff möglich ist.
Die Unterschiede im Produktionsverfahren
Obwohl beide Verfahren auf ähnliche Ziele hinarbeiten, sind die diversen Schritte bis zum Endprodukt verschiedener Art. Jedes Verfahren hat seine Vor- und Nachteile. Beim Spritzguss bedarf es eines kostenintensiven vorgefertigten Formwerkzeugs bzw. einer Schablone. In diese wird flüssiger Kunststoff oder Metall eingespritzt, das nach seiner Verfestigung aushärtet. Mit modernen Maschinen ist dieser Vorgang nach rund 20 Sekunden abgeschlossen und die Schablone bereit für ein neues Werkstück.
Beim 3D-Druckverfahren dagegen produziert ein beweglicher Druckkopf nach dem sogenannten Schichtbauprinzip dreidimensionale Objekte im freien Raum. Die Vorlage stammt aus Daten einer CAD- oder CAM-Software. Dabei wird aus einem digitalen Modell durch schichtweises Auftragen von flüssigem Kunststoff oder Metall nach und nach ein dreidimensionales Objekt geschaffen. Man arbeitet mit einer erhitzten Düse, durch welche das zu verarbeitende Material verflüssigt wird. Nach der Abkühlung einer Schicht wird eine neue aufgetragen und so fort, bis die Vorgaben des digitalen Modells erfüllt sind.
Wann lohnt sich welches Verfahren?
Die Beantwortung dieser Frage hängt stark davon ab, welche Art von Werkstücken und zu welchem Gebrauch diese produziert werden sollen. In der Regel steigt die Attraktivität des Spritzgussverfahrens, wenn große Stückzahlen in exakter Baugleichheit mit hochwertigen Oberflächen benötigt werden. Dagegen werden im 3D-Verfahren oft Prototypen gefertigt. Zudem kommt es zum Einsatz bei Kleinserien, Musterteilen von Messen, Funktionstests oder Konstruktionsentwürfen.
Vorteile des 3D-Drucks
Bei geringen Stückzahlen ist 3D-Druck klar im Vorteil. Dabei fällt beim Produktionsvorgang vor allem der Zeitfaktor ins Gewicht. Der Übergang von der Planung zur Fertigung ist in wenigen Sekunden möglich.
Am Computer gefertigte Baupläne werden direkt umgesetzt, ohne dass aufwendige Schablonen hergestellt werden müssen. Dies erlaubt unkomplizierte und dynamische Prozesse.
Optische, funktionale und sonstige Änderungen lassen sich leicht durchführen und Verbesserungen können mit der Software direkt am Prototyp vorgenommen werden. Danach kann die Serie sofort anlaufen.
3D-Druck erlaubt eine ausgeprägte Designfreiheit, die fast alle traditionellen Technologien hinter sich lässt. Komplexe Geometrien sind ebenso möglich wie abgeschlossene Hohlräume, im Bauteil verlaufende Kanäle, große Überhänge und Hinterschneidungen.
Mit 3D-Druckverfahren gelingt es, Produkte schneller am Markt einzuführen. Alle Verbraucher wollen qualitativ hochwertige und gut funktionierende Produkte – und vor allem wollen sie diese so schnell wie möglich. Die steigende Nachfrage nach neuen und modernen Erzeugnissen kann schneller und kundenfreundlicher erfüllt werden.
Besonders praktisch erweist sich die Datenübermittlung. Das Designbüro steht immer in direkter Verbindung mit der Produktionshalle. Alles in allem bietet das 3D-Verfahren eine günstige und reibungslose Produktionstechnik für Spezialprodukte sowie bei komplexen Teilen, verbunden mit einer schnellen Lieferzeit.
Ab welcher Stückzahl ist Spritzguss günstiger?
Ab welcher Stückzahl die Vorteile des Spritzgusses gegenüber dem 3D- Verfahren überwiegen, ist in der Regel im Einzelfall zu klären. Zu beachten ist dabei, dass die Oberflächen qualitativ besser produziert werden können. Dieser Umstand sollte in die Kalkulation einfließen.
Nach Abschluss der Planungsphase und nach Fertigung der Formwerkzeuge können dann in kürzester Zeit tausende von Werkstücken gefertigt werden. Zudem besteht beim Spritzguss ein größeres Portfolio an Materialarten. Verschiedene Erfahrungswerte zeigen, dass ab einer Stückzahl von ca. 1000 Teilen der Spritzguss gegenüber dem 3D-Druck im Vorteil ist.
