Kurzanleitung zum 3D-Druck vs. Spritzguss

Verfahren

3D-Druckverfahren

3D-Druck, auch Additive Fertigung genannt, ist ein Verfahren, bei dem Objekte durch schichtweisen Aufbau erstellt werden. Ausgangspunkt ist ein digitales Modell, das in der Regel mit CAD-Software erstellt wird. Dieses wird dann mithilfe einer Slicing-Software in dünne Schichten zerlegt. Diese Schichten werden übereinander gedruckt, wobei Materialien wie Thermoplaste, Harze oder Metalle zum Einsatz kommen, bis das Objekt vollständig geformt ist.

3DSPRO 3D-gedruckte Muster (sprühlackiert)

Spritzgussverfahren

Beim Spritzgießen wird geschmolzenes Material in eine vorgefertigte Form gespritzt, wo es abkühlt und in der Formhöhle erstarrt. Die verwendeten Materialien sind typischerweise Thermoplaste oder Duroplaste.

Bildquelle: PrototechAsia

Kosten

3D-Druckkosten

● Druckerpreis: Die Kosten für 3D-Drucker variieren stark, von erschwinglichen Hobbymodellen ab etwa 200 US-Dollar bis hin zu professionellen FDM- und SLA-Druckern, die bei 2.500 US-Dollar beginnen und bis zu 11.000 US-Dollar oder mehr kosten können.

● Materialkosten: Materialien für den 3D-Druck, wie Filament und Harz, kosten zwischen 20 und 100 US-Dollar pro Kilogramm. Die Wahl des Materials beeinflusst sowohl die Qualität als auch die Kosten des gedruckten Objekts.

● Betriebskosten: Der Betrieb eines 3D-Druckers umfasst die relativ geringen Stromkosten und die Kosten für den Austausch von Teilen wie Düsen. Ein aktiver 3D-Drucker kostet etwa 0,35 $ pro Stunde.

● Arbeitskosten: Je nach Komplexität des Designs und der erforderlichen Nachbearbeitung können die Arbeitskosten variieren. Fachpersonal für Design und Endbearbeitung kann die Gesamtkosten erhöhen.

Spritzgusskosten

● Kosten der Form: Die Kosten für die Form bzw. das Werkzeug stellen den größten Kostenfaktor beim Spritzgießen dar. Einfache Formen für Kleinserien sind bereits ab 100 US-Dollar erhältlich, während komplexe Stahlformen mit mehreren Hohlräumen für die Großserienproduktion über 100.000 US-Dollar kosten können.

● Maschinenkosten: Der Preis einer Spritzgießmaschine wird durch ihre Einspritzleistung, Automatisierungsfunktionen und Energieeffizienz beeinflusst. Möglicherweise ist auch zusätzliche Zusatzausrüstung erforderlich.

● Materialkosten: Die beim Spritzguss verwendeten thermoplastischen Materialien sind im Allgemeinen kostengünstig und tragen zu niedrigeren variablen Kosten bei.

● Volumen: Spritzguss wird bei höheren Stückzahlen aufgrund von Skaleneffekten kostengünstiger. Die Kosten pro Teil sinken deutlich, wenn die Anzahl der produzierten Teile steigt.

Material

3D-Druckmaterialien

● Thermoplaste: Wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polymilchsäure) sind aufgrund ihrer einfachen Druckbarkeit und guten mechanischen Eigenschaften beliebt.

● Harze: Bieten glatte Oberflächen und werden in Verfahren wie SLA (Stereolithographie) verwendet.

● Metalle: Einschließlich Edelstahl und Titan, werden für langlebige und hitzebeständige Artikel verwendet.

● Verbundwerkstoffe: Materialien wie Kohlefaser oder Glasfaser sorgen für verbesserte Festigkeit und Steifigkeit.

● Spezialmaterialien: Wie holzbasierte oder flexible Filamente eignen sie sich für Nischenanwendungen mit einzigartigen ästhetischen oder funktionalen Anforderungen.

SLS-gedrucktes Muster

Spritzgussmaterialien

● Polypropylen (PP): Bekannt für seine Ermüdungsbeständigkeit und Flexibilität.

● Polyethylen (PE): Bietet eine gute chemische Beständigkeit und wird häufig für Verbraucherprodukte verwendet.

● ABS: Bietet ein Gleichgewicht zwischen Robustheit und Steifigkeit, geeignet für Autoteile und Konsumgüter.

● Nylon: Bekannt für seine Festigkeit und Wärmebeständigkeit, ideal für mechanische Komponenten.

● Polycarbonat (PC): Zeichnet sich durch seine Transparenz und Schlagfestigkeit aus und wird in Anwendungen verwendet, bei denen Klarheit und Haltbarkeit erforderlich sind.

Spritzgegossenes ABS-Teil ( Bildquelle: HLH Rapid )

Geschwindigkeit

3D-Druckgeschwindigkeit

Mit 3D-Druck lassen sich hochgradig individuelle und komplexe Designs erstellen. Dies geht jedoch auf Kosten der Geschwindigkeit. Der Prozess erfordert den schichtweisen Aufbau eines Objekts, was insbesondere bei größeren oder komplexeren Objekten zeitaufwändig sein kann. Die Gesamtgeschwindigkeit des 3D-Drucks hängt von der Größe und Komplexität des Objekts, dem Druckertyp und den verwendeten Materialien ab. Der gesamte Prozess umfasst die Phasen Vorverarbeitung, Druck und Nachbearbeitung.

Spritzgussgeschwindigkeit

Spritzgießen ist ein Hochgeschwindigkeitsverfahren, das sich für die Massenproduktion eignet. Die Geschwindigkeit, mit der geschmolzenes Material in die Form gespritzt wird, und die Zeit, die es zum Abkühlen und Erstarren benötigt, sind entscheidende Faktoren, die die Gesamtzykluszeit bestimmen. Das Design der Form, die Art des Materials und die Einspritzparameter spielen alle eine Rolle für die Geschwindigkeit des Spritzgussprozesses. Die Anpassung der Einspritzgeschwindigkeit kann sich auf die Qualität und Effizienz der Produktion auswirken.

Volumen

3D-Druckvolumen

3D-Druck ist dank seiner Produktionsflexibilität eine kostengünstige Lösung für kleine bis mittlere Produktionsmengen. Er eignet sich ideal für die Herstellung von Prototypen oder Kleinserien, bei denen jedes Teil einzigartig oder individuell gestaltet werden kann. Zwar fallen keine Werkzeugkosten an, doch aufgrund der hohen Druckzeit gibt es für die Produktion großer Mengen effizientere Methoden als den 3D-Druck.

Spritzgussvolumen

Spritzguss hingegen ist der Goldstandard für die Massenproduktion. Es eignet sich ideal für die Herstellung großer Mengen identischer Teile. Je mehr Teile produziert werden, desto kostengünstiger wird das Verfahren, da die anfänglichen Werkzeugkosten auf eine größere Stückzahl verteilt werden.

Präzision

Präzision beim 3D-Druck

Beim 3D-Druck wird die Präzision durch die Auflösung des Druckers und die Kontrolle über den Druckvorgang bestimmt. Typischerweise liegt die Schichthöhe zwischen 0,05 und 0,3 mm, die XY-Auflösung bei etwa 0,1 bis 0,4 mm. Die richtige Kalibrierung des Druckers ist für eine hohe Präzision unerlässlich. Dazu gehören die Ausrichtung des Druckbetts, die Genauigkeit des Extruders und die Konsistenz des Filaments.

3DSPRO 3D-gedruckte Replik des Delaunay Cup

Spritzgusspräzision

Beim Spritzgießen können je nach Material, Teiledesign und Formbedingungen Toleranzen von bis zu ±0,01 mm erreicht werden. Die Präzision der Form wirkt sich direkt auf die Präzision des Teils aus. Hochwertige Formen mit feinen Details gewährleisten präzise und konsistente Teile.

Bildquelle: Fictiv

Anwendungen

3D-Druckanwendungen

● Medizin: Individuelle Prothesen, Implantate und chirurgische Planungsmodelle revolutionieren die Patientenversorgung.

● Luft- und Raumfahrt: Leichte und robuste Komponenten sind für die Anforderungen der Raumfahrt unerlässlich.

● Automobilindustrie: Prototypen und Endverbrauchsteile werden schnell und präzise erstellt.

● Konsumgüter: Personalisierte Produkte und Wohnaccessoires gehen auf individuelle Vorlieben ein.

● Bildung: Lehrmittel und Modelle verbessern das Lernerlebnis.

● Lebensmittelindustrie: Es wird mit essbaren Materialien für die individuelle Lebensmittelherstellung experimentiert.

Spritzgussanwendungen

● Verpackung: Alles von Flaschenverschlüssen bis zu Vorratsbehältern.

● Automobil: Langlebige Teile wie Armaturenbretter und Stoßfänger.

● Elektronik: Gehäuse und Chassis für Geräte.

● Konstruktion: Komponenten, die Festigkeit und Haltbarkeit erfordern.

● Konsumgüter: Spielzeug, Haushaltsgegenstände und Produkte des täglichen Bedarfs.

3DSPRO Online-3D-Druckdienste

3DSPRO bietet eine Online-3D-Druckplattform , die es Innovatoren und Entwicklern ermöglicht, ihre Ideen in greifbare Objekte umzusetzen. Gegründet mit der Vision, Innovationen zu beschleunigen, bietet 3DSPRO ein nahtloses Erlebnis von der Idee bis zum Produkt. Dabei werden SLA-, SLS-, MJF- und SLM-3D-Drucktechnologien sowie eine breite Palette an Materialien für jede Phase der Produktentwicklung integriert.

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3DSPRO 3D-gedrucktes Flugzeug (rot glänzend lackiert)