Seit über einem Jahrhundert werden Polymere in der Fertigung zur Herstellung von Bauteilen mittels Spritzguss und 3D-Druck eingesetzt. Von den ersten Spritzgussmaschinen bis hin zum modernen 3D-Druck haben sich die Konzepte im Laufe der Jahrzehnte kontinuierlich weiterentwickelt, um Industrien auf der ganzen Welt die Steigerung ihrer Produktion zu ermöglichen.

Seit 1872 wird das Spritzgießen zur Massenfertigung einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, wobei eine Variante von Polymeren verwendet wird, die speziell für den Einsatz in den ersten Spritzgießmaschinen entwickelt wurde – von denen einige noch heute im Einsatz sind.

Wir springen ins Jahr 1980: Hideo Kodama meldete das erste Patent für den 3D-Druck an. Sein Patent beschrieb ein Rapid-Prototyping-System, bei dem Photopolymere mithilfe von UV-Licht ausgehärtet wurden. Hideo Kodamas Idee wurde jedoch weitgehend übersehen, und erst als Chuck Hull vier Jahre später seine eigene Version patentieren ließ, kam es zur eigentlichen Geburtsstunde des 3D-Drucks, wie wir ihn heute kennen.

Der 3D-Druck hatte zunächst Schwierigkeiten, das Spritzgießen als bevorzugtes Verfahren bei Herstellern zu verdrängen, die mit den traditionellen Methoden bestens vertraut sind – bis jetzt jedenfalls!

Um zu verstehen, wie der 3D-Druck anstelle des Spritzgussverfahrens die Massenfertigung ermöglichen kann, ist es wichtig, beide Verfahren zu kennen und zu wissen, wie sie sich im Vergleich zueinander verhalten.

Was ist Spritzgießen (IM)?

Kurz nach der industriellen Revolution verbesserten die amerikanischen Erfinder John Hyatt und sein Bruder Isaiah die Effizienz der Massenproduktion, indem sie das Spritzgießverfahren entwickelten. Die Maschine spritzte geschmolzenen Kunststoff mithilfe eines Kolbens in eine Form und ermöglichte damit das erste bedeutende Fertigungsverfahren in der Kunststofftechnik.

Produkte wie Knöpfe und Haarkämme gehörten zu den ersten, die von der Einführung der IM profitierten. Im Zuge der weiteren technologischen Entwicklung nutzten immer mehr Branchen diese Technologie, die bis heute in der Massenfertigung zum Einsatz kommt.

Was ist 3D-Druck und wie wird er in der additiven Fertigung eingesetzt?

Einfach ausgedrückt ist der 3D-Druck der Prozess, bei dem aus einer digitalen Datei ein dreidimensionaler fester Gegenstand hergestellt wird.

Als Photocentric im Jahr 2002 seine Reise Photocentric , war der 3D-Druck für die Massenfertigung noch keineswegs geeignet – er war teuer und an bestimmte Hersteller gebunden, und es sollte noch ein weiteres Jahrzehnt vergehen, bis der 3D-Druck Einzug in die Mainstream-additive Fertigung hielt.

Die ersten Patente liefen aus, und Innovationen im Bereich des 3D-Drucks begannen, die Fertigungsprozesse zu revolutionieren. Im Jahr 2015 meldeten wir unser erstes 3D-Druck-Patent zur Verwendung von LCD-Bildschirmen für den 3D-Druck an. Im darauffolgenden Jahr brachten wir unseren 3D-Drucker Liquid Crystal auf den Markt, den weltweit ersten 3D-Drucker, der unter Tageslicht aushärtet, und damit eröffnete sich der Branche ein neuer Horizont.

Da ein LCD-Bildschirm als Lichtquelle dient, wird eine gesamte Schicht auf einmal belichtet und geformt. Der LCD-Druck ist eine schnellere Alternative zu anderen Verfahren und ermöglicht es Herstellern, neue Produkte in einem bisher unvorstellbaren Tempo zu entwickeln, zu gießen und individuell anzupassen.

Beispiele für 3D-gedruckte Produkte

Dank der Drucker Photocentrickonnten Hersteller aus den unterschiedlichsten Branchen eine breite Palette an 3D-gedruckten Produkten auf den Markt bringen, darunter Zahnschienen, medizinische Geräte, Brillen, Automobilteile, persönliche Schutzausrüstung, Schreibwaren, Schmuck, Figuren und vieles mehr.

Da wir über ein Team aus hauseigenen Chemikern, Ingenieuren und Forschungsentwicklern verfügen, sind wir in der Lage, Maschinen und Materialien herzustellen, die den Anforderungen zahlreicher industrieller Herausforderungen gerecht werden.

Von der Prototypenentwicklung bis zur Serienfertigung – Photocentric Polymere für perfekte Ergebnisse.

Materialien für den 3D-Druck

Photocentric eine Reihe von Materialien entwickelt, die unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden – von flexiblen bis hin zu gießbaren Materialien. Wir haben Materialien entwickelt, die den Anforderungen des Marktes entsprechen.

Unser Sortiment deckt Branchen wie die Dental-, Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Medizin- und Modebranche sowie weitere Bereiche ab. Jedes Material verfügt über einzigartige Eigenschaften, wodurch es sich ideal für die jeweilige Branche eignet.

Oberflächen und Ausführungen

Den frühen 3D-Drucken fehlte die Oberflächenqualität, die erforderlich war, um mit dem Spritzgussverfahren konkurrieren zu können. In Zusammenarbeit mit Softwarespezialisten wie CoreTechnologie haben wir jedoch die additive Fertigung revolutioniert und bieten nun eine individuell anpassbare Oberflächenbehandlung an, die für jede Branche geeignet ist.

Hersteller können ihre eigenen Logos, Texturen und kundenfertigen Oberflächen hochladen. Die Lösung bietet zudem Zugriff auf mehr als 5.000 verschiedene Oberflächenstrukturen – eine echte Revolution für die Konstruktion und Fertigung von Bauteilen!

Warum sollte man den 3D-Druck dem Spritzguss vorziehen?

Flexibilität – Der 3D-Druck bietet im Vergleich zum Spritzguss eine größere Gestaltungsfreiheit, da jede beliebige Form möglich ist und kontinuierlich angepasst werden kann, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.

Komplexität – Mit dem 3D-Druck lassen sich einzigartige Strukturen mühelos herstellen, während das Spritzgießen keine vergleichbare Designkomplexität bietet.

Anpassung – Beim 3D-Druck lassen sich Designs ganz einfach ändern oder an die Anforderungen des jeweiligen Projekts anpassen, ohne dass dabei die beim Spritzguss anfallenden Kosten für die Umrüstung entstehen.

Geschwindigkeit – Der 3D-Druck zeichnet sich durch kurze Durchlaufzeiten aus: Vom Entwurf bis zur Fertigstellung vergeht kaum Zeit, eine Konstruktionsdatei lässt sich innerhalb weniger Stunden drucken, während beim Spritzguss zunächst Investitionen und Zeit erforderlich sind, um die Druckphase zu erreichen.

Einrichtung – Für den 3D-Druck braucht man lediglich einen Drucker und Material, um loszulegen; beim Spritzguss sind dafür deutlich mehr Zeit, Aufwand, Energie und Kosten erforderlich.

Materialkosten – Durch den Einsatz von stabilen und widerstandsfähigen Gitterstrukturen lassen sich beim 3D-Druck die Materialkosten senken, wobei die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie bei massiven Spritzgussteilen.

Überlegungen zum 3D-Druck und zum Spritzguss!

Nachbearbeitung – Ein 3D-gedrucktes Teil muss anschließend aushärten, um seine Festigkeit und Gleichmäßigkeit zu gewährleisten. Beim Spritzguss kann es jedoch sein, dass Sie ähnlich viel Zeit aufwenden müssen, um Oberflächenfehler auszugleichen.

Infrastruktur – Da das Spritzgießen bereits seit über einem Jahrhundert bekannt ist, stehen den Herstellern heute mehr Möglichkeiten zur Verfügung. Auch im Bereich 3D-Druck nehmen die Möglichkeiten jedoch zu.

Massenproduktion – Sobald ein Spritzgussverfahren eingerichtet ist, können Sie Zehn- oder Hunderttausende identischer Teile herstellen, und je mehr Sie produzieren, desto rentabler wird der Spritzguss.

Der 3D-Druck bietet jedoch Gestaltungsfreiheit und ermöglicht es Ihnen, Änderungen vorzunehmen und jedem Kunden eine maßgeschneiderte Lösung anzubieten.

Früher war die Druckgeschwindigkeit ein weiterer Faktor, der für das Spritzgießen sprach. Doch dank der patentierten LCD-Drucktechnologie Photocentricund der LC Magna hat sich der 3D-Druckprozess erheblich beschleunigt, sodass nun auch die Produktion großer Stückzahlen Realität geworden ist. 

Kostenvergleich zwischen 3D-Druck und Spritzguss!

Beim Kostenvergleich zwischen 3D-Druck und Spritzguss sind viele Faktoren zu berücksichtigen. Kurz gesagt: Der 3D-Druck mit Photocentric bei Bestellungen von bis zu 500.000 Teilen eine kostengünstige Alternative zum Spritzguss.

Je mehr Teile hergestellt werden, desto vorteilhafter kann der Spritzguss gegenüber dem 3D-Druck sein, sofern keine individuelle Anpassung oder Designoptimierung erforderlich ist. Denn Standardteile lassen sich im Spritzgussverfahren pro Stück kostengünstiger herstellen. Berücksichtigt man die anfänglichen Einrichtungskosten, sind die Materialien oft günstiger als beim 3D-Druck.

Zwar liegen die größten Kosteneinsparungen beim 3D-Druck in der Einrichtungsphase. Der 3D-Druck ist mit relativ geringen Einrichtungskosten verbunden, da nach der Anschaffung der Maschinen kaum zusätzliche Kosten anfallen. Beim Spritzguss hingegen müssen für jedes Teil eine eigene Form entworfen und hergestellt werden.

Der eigentliche Gewinn liegt jedoch in der Zeitersparnis, und die damit verbundenen Kosteneinsparungen hängen letztlich davon ab, welchen Stellenwert Zeit für Ihr Unternehmen hat. Der 3D-Druck ermöglicht es Unternehmen, Produkte schneller auf den Markt zu bringen – ein Vorteil, den wir für Sie nicht beziffern können. Beim 3D-Druck lässt sich ein funktionsfähiger Prototyp in der Regel innerhalb weniger Tage herstellen, während beim Spritzguss mehrere Monate vergehen.

3D-Druck statt Spritzguss – Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen: Obwohl das Spritzgießen schon viel länger bekannt ist und über ein Jahrhundert lang die einzige Methode zur Herstellung von 3D-Kunststoffteilen war, hat sich der 3D-Druck als echte Alternative etabliert.

Der 3D-Druck bietet heute mehr Möglichkeiten als je zuvor für die Serienfertigung von Kunststoffprodukten. Er ermöglicht eine größere Gestaltungsfreiheit als der Spritzguss und verursacht zudem weniger Abfall.

Bei der Entscheidung zwischen Spritzguss und 3D-Druck sollten Sie unbedingt die Rüstkosten, die Markteinführungszeit und die Materialkosten berücksichtigen. Wenden Sie sich Photocentric an Photocentric , wenn Sie die tatsächlichen Vorteile des 3D-Drucks gegenüber dem Spritzguss kennenlernen möchten – schon bald könnten Sie Ihr Unternehmen grundlegend verändern.