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Additive Manufacturing (AM)

Was ist Additive Manufacturing (AM)?

Als Additive Fertigungsverfahren (auch „Additive Manufacturing“, kurz: AM) bezeichnet man Herstellungsprozesse, bei denen auf der Grundlage dreidimensionaler Modelle schichtweise Bauteile hergestellt werden.

Umgangssprachlich ist bei vielen dieser Prozesse von „3-D-Druck“ die Rede – fachsprachlich (und laut VDI-Richtlinie 3405) trifft dieser Begriff allerdings nur auf ein bestimmtes AM-Verfahren zu: das Binder Jetting, bei dem pulverförmiges Ausgangsmaterial mithilfe eines Binders verklebt wird.

Gelegentlich finden sich auch noch Bezeichnungen wie „generative Fertigung“, „Schichtbauweise“ oder „Schichtbauprinzip“.

Mit der technologischen Entwicklung gewinnt auch im Bereich AM die Regelsetzung an Bedeutung: Normen und Richtlinien unterstützen die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen und schützen Anwender und Verbraucher gleichermaßen.

Welche AM-Verfahren gibt es?

Nach der Terminologienorm DIN EN ISO/ASTM 52900 handelt es sich bei einem AM-Verfahren um einen „Prozess, der durch Verbinden von Material Bauteile aus 3-D-Modelldaten, im Gegensatz zu subtraktiven und umformenden Fertigungsmethoden, üblicherweise Schicht für Schicht, herstellt“. Dabei wird in folgende sieben Prozesskategorien unterschieden:

  • Freistrahl-Bindemittelauftrag (binder jetting, BJT),
  • Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung (directed energy deposition, DED),
  • Materialextrusion (material extrusion, MEX),
  • Freistrahl-Materialauftrag (material jetting, MJT),
  • pulverbettbasiertes Schmelzen (powder bed fusion, PBF),
  • Schichtlaminierung (sheet lamination, SHL) und
  • badbasierte Photopolymerisation (vat photopolymerization, VPP).

Welche Möglichkeiten bieten Additive Fertigungsverfahren?

Im Gegensatz zu konventionellen Fertigungsverfahren bieten AM-Prozesse die Möglichkeit, einfach und in kurzer Zeit geometrisch komplexe Strukturen zum Beispiel als Prototypen („Rapid Prototyping“) herzustellen. Dank flexibler und modularisierter AM-Verfahren können Hersteller individualisierte Produkte mit einem hohen Automatisierungsgrad fertigen. Dadurch können sie Kundenanforderungen zu immer individuelleren Produkten gerecht werden.

Diese Individualisierung sowie die Möglichkeit, digital entworfene Produkte schneller und leichter verfügbar zu machen oder sogar kostengünstiger zu produzieren, machen die Additive Fertigung zu einem Eckpfeiler der Digitalisierung in der industriellen Produktion (Industrie 4.0).

Welche Normen und Standards gibt es für AM?

Additive Fertigungsverfahren unterliegen zahlreichen Regelwerken, darunter DIN-Normen und VDI-Richtlinien. Sie gliedern sich in drei Bereiche:

Welche DIN-Gremien erarbeiten Normen zur Additiven Fertigung?

Die Normung im Bereich der Additiven Fertigung ist bei DIN ähnlich strukturiert und findet unter anderem in den folgenden Gremien statt:

  • NA 145-04 FBR „Fachbereichsbeirat Additive Fertigungsverfahren“
  • NA 145-04-01 AA „Additive Fertigung – Querschnittsthemen/Digitalisierung“ (Normprojekte siehe hier),
  • NA 145-04-01-01 GAK „Additive Fertigung – NWT & NIA Gemeinschaftsarbeitskreis: Digitalisierung“ (Normprojekte siehe hier)
  • NA 145-04-02 GA „Additive Fertigung – NWT & NAS Gemeinschaftsarbeitsausschuss Metalle“ (Normprojekte siehe hier),
  • NA 145-04-02-01 GAK „Additive Fertigung – NWT/NAM/NAS/FNCA Gemeinschaftsarbeitskreis: Additiv-gefertigte Bauteile unter der Druckgeräterichtlinie“ (Normprojekte siehe hier)
  • NA 145-04-03 GA „Additive Fertigung – NWT & FNK Gemeinschaftsarbeitsausschuss: Kunststoffe & Elastomere“ (Normprojekte siehe hier) und
  • NA 131-02-06 AA  „Additive Fertigungsverfahren in der Luft- und Raumfahrt" (Normprojekte siehe hier).

NA 145-04 FB „Fachbereich Additive Fertigungsverfahren”
des DIN-Normenausschusses Werkstofftechnologie (NWT)

Legende

FNCA - NA 012, DIN-Normenausschuss Chemischer Apparatebau (FNCA)

NIA - NA 043, DIN-Normenausschuss Informationstechnik und Anwendungen (NIA)

FNK - NA 054, DIN-Normenausschuss Kunststoffe (FNK)

NAM - NA 060, DIN-Normenausschuss Maschinenbau (NAM)

NAS - NA 092, DIN-Normenausschuss Schweißen und verwandte Verfahren (NAS)

NWT - NA 145, DIN-Normenausschuss Werkstofftechnologie (NWT)

NAA - NA 003, DIN-Normenausschuss Armaturen (NAA)
NARD - NA 082, DIN-Normenausschuss Rohrleitungen und Dampfkesselanlagen (NARD)

* Nach DIN EN ISO/ASTM 52900 zeigt das Bild zwei Verfahren:

  • Directed Energy Deposition for Laser Beam of Metallic Materials, DED-LB-M (links) und
  • Powder Bed Fusion for Laser Beam of Metallic Materials, PBF-LB-M (rechts).

Bei TRUMPF werden diese Verfahren als Laser Metal Deposition (links) und Laser Metal Fusion (rechts) bezeichnet.

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