Additivprozesse

Additivprozesse, auch Additive Manufacturing (AM) genannt, sind Fertigungsverfahren, die Objekte schichtweise aus digitalen 3D-Daten erzeugen. Im Gegensatz zu subtraktiven Methoden entstehen Bauteile durch additions von Material, wodurch komplexe Geometrien, interne Strukturen und maßgeschneiderte Konstruktionen möglich werden. Typische Materialien umfassen Metalle, Polymere, Keramiken sowie Verbundwerkstoffe.

Zu den wichtigsten Additivprozessen zählen Materialextrusion (zum Beispiel Fused Filament Fabrication, FFF), Vat-Photopolymerisation (DLP, SLA), Pulverbedenfusion (Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen, L-PBF, EBM), Binder-Jetting, Materialjetting, Schicht-Lamination und Directed Energy Deposition. Diese Verfahren unterscheiden sich in Materialaufnahme, Energiezufuhr und Nachbearbeitung, eignen sich aber alle für die fertigungsspezifische Umsetzung digitaler Modelle.

Anwendungsfelder umfassen Prototyping, funktionale Bauteile, Leichtbaustrukturen in Luftfahrt und Automobilindustrie, Medizintechnik sowie Ersatzteile auf Abruf. Zu den Vorteilen zählen Designfreiheit, Materialeffizienz, schnelle Iterationen, geringere Lagerhaltung und die Möglichkeit personalisierter oder kleiner Serienproduktionen. Die Technologie fördert zudem komplexe Geometrien und Embedded Funktionen, die mit herkömmlichen Verfahren schwer realisierbar sind.

Herausforderungen sind Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit, anisotrope mechanische Eigenschaften, Porosität, Restspannungen und hoher Nachbearbeitungsbedarf. Kosten für Geräte, Betrieb, Materialvielfalt sowie die Qualifikation und Zertifizierung von Prozessen stellen weitere Hürden dar. Standardisierung und Normung (z. B. ISO/ASTM 52900) unterstützen Vergleichbarkeit, Prozessüberwachung und Validierung; künftig gewinnen Multi-Material- und Hybridverfahren sowie verbesserte Prozesssimulation an Bedeutung.