{"id":38426,"date":"2022-06-20T00:01:36","date_gmt":"2022-06-19T22:01:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=38426"},"modified":"2022-06-17T17:16:03","modified_gmt":"2022-06-17T15:16:03","slug":"additive-subtraktive-fertigung-200620221","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/additive-subtraktive-fertigung-200620221\/","title":{"rendered":"Additive und subtraktive Fertigung: Rivalit\u00e4t oder Erg\u00e4nzung?"},"content":{"rendered":"

W\u00e4hrend sich immer mehr Unternehmen f\u00fcr die additive Fertigung<\/a> entscheiden, ist die subtraktive Fertigung immer noch die am h\u00e4ufigsten genutzte Fertigungsmethode in der Industrie. Derzeit wird der 3D-Druck haupts\u00e4chlich als Erg\u00e4nzung zu den subtraktiven Fertigungsmethoden eingesetzt. Wie der Name schon sagt, wird bei diesen Verfahren im Gegensatz zur additiven Fertigung Material abgetragen, um ein Teil in der gew\u00fcnschten Gr\u00f6\u00dfe herzustellen. Sie werden heute in vielen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, bei Metallarbeitern und vielen mehr.<\/p>\n

Genau wie die additive Fertigung und ihre zahlreichen Verfahren gibt es auch viele subtraktive Fertigungsmethoden – Sie haben bestimmt schon einmal den Begriff „CNC-Bearbeitung“ geh\u00f6rt. Dieser Begriff steht f\u00fcr Computer Numerical Control und umfasst Techniken zur Materialabtragung, die auf einem numerischen Programm basieren, das die Werkzeugmaschinen steuert. Man spricht hier von Bohren, Drehen, Fr\u00e4sen oder auch Reiben. Die CNC-Bearbeitung ist heute mit einer breiten Palette von Materialien kompatibel, von Kunststoffen bis hin zu Metallen. Nicht alle subtraktiven Fertigungstechniken nutzen ein numerisches Programm – wir werden daher in einem zweiten Schritt auf einige Stanzmethoden zur\u00fcckkommen.<\/p>\n

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Bild: Protolabs<\/p><\/div>\n

Die Verfahren der CNC-Bearbeitung besser verstehen<\/h3>\n

Wie bereits erl\u00e4utert, umfasst die CNC-Bearbeitung mehrere Verfahren; wir beginnen mit dem Drehen und Bohren. Bei diesen wird ein Werkst\u00fcck verwendet, das sich auf einer Drehachse bewegt. Die Energie f\u00fcr die Bearbeitung des Werkst\u00fccks wird durch die Bewegung des Werkst\u00fccks selbst aufgebracht. Mit diesen Methoden lassen sich alle modellierten Teile durch Rotation herstellen. Konkret handelt es sich um eine 2D-Zeichnung, die entlang einer Rotationsachse unendlich oft nachgebildet wird und so ein 3D-Modell bildet. Trotz ihrer unterschiedlichen Namen sind Drehen und Reiben sehr \u00e4hnlich, da sie beide das gleiche Prinzip verwenden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass das Aufbohren im Inneren des Werkst\u00fccks stattfindet, w\u00e4hrend das Drehen au\u00dferhalb des Werkst\u00fccks stattfindet. Mit Dreh- und Bohrmaschinen lassen sich Teile aus Holz, Metallen und bestimmten Kunststoffen herstellen. Sie werden heute in vielen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Dekorationsindustrie.<\/p>

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Kommen wir nun zu einer anderen Technik, dem Fr\u00e4sen. Das Fr\u00e4sen ist aufgrund seiner Pr\u00e4zision, der M\u00f6glichkeit, Teile mit inneren Hohlr\u00e4umen zu schaffen, und der F\u00e4higkeit, ein Werkst\u00fcck zu bearbeiten, eine echte Bereicherung f\u00fcr den Fertigungsprozess. Bei dieser Technik werden Fr\u00e4ser eingesetzt, mit denen das Material seitlich geschnitten werden kann. Wenn sich der Fr\u00e4ser also im Material befindet, kann er sich senkrecht dazu bewegen und entlang seines Verlaufs Material abtragen. Fr\u00e4sen ist mit vielen Materialien kompatibel, da es eine Vielzahl von austauschbaren Werkzeugen gibt, die f\u00fcr verschiedene Aufgaben und Materialien geeignet sind. Dennoch hat diese Methode einige Nachteile, die sie schwer zug\u00e4nglich machen k\u00f6nnen. Beispielsweise ist die Bearbeitung eines Werkst\u00fccks oft in mehrere Schritte unterteilt, und diese erfordern regelm\u00e4\u00dfig einen Werkzeugwechsel.<\/p>\n

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Das Fr\u00e4sverfahren<\/p><\/div>\n

Beim Bohren und Fr\u00e4sen werden sehr \u00e4hnliche Werkzeuge verwendet, die jedoch nicht verwechselt werden sollten. Bohren dient lediglich dazu, mithilfe eines Bohrers runde L\u00f6cher zu erzeugen. W\u00e4hrend das Fr\u00e4sen eine gr\u00f6\u00dfere Freiheit bei der Herstellung bietet, vor allem weil man L\u00f6cher oder Formen mit einem gr\u00f6\u00dferen Durchmesser als dem eigenen herstellen kann, werden beim Bohren L\u00f6cher mit einem Durchmesser gebohrt, der dem des Bohrers entspricht. Trotz seiner vielen Vorteile ist das Fr\u00e4sen beim Erzeugen von L\u00f6chern viel langsamer als das Bohren, weshalb sich das Bohren eher dazu eignet, mehrere gleiche Schnitte hintereinander auszuf\u00fchren.<\/p>\n

W\u00e4hrend die CNC-Bearbeitung viele verschiedene Techniken umfasst, geht es bei der subtraktiven Fertigung nicht nur um diese. Auch andere Methoden, wie z. B. das Stanzen, werden in vielen Bereichen eingesetzt.<\/p>\n

Eine Vielzahl von Schneidetechniken<\/h3>\n

W\u00e4hrend einige auf das Laserschneiden zur\u00fcckgreifen, wie z. B. die Automobilindustrie, die mithilfe eines Lasers pr\u00e4zise Teile wie Bremsbel\u00e4ge herstellt, entscheiden sich andere f\u00fcr die Elektroerosion. Diese auch als EDM (Electrical Discharge Machining) bezeichnete Technik gibt es in drei Formen: Drahterodieren, Senkerodieren und Schnellbohren, das sich vom herk\u00f6mmlichen Bohren dadurch unterscheidet, dass mithilfe einer Elektrode feinere und tiefere L\u00f6cher erzeugt werden k\u00f6nnen. Auch wenn diese verschiedenen Methoden relativ langsam sind, unterscheiden sie sich von den anderen durch ihre Pr\u00e4zision. Da sie mit elektrischen Entladungen arbeitet, kann die EDM Werkst\u00fccke aus Beton, Stein, Metallen und vielen anderen Materialien herstellen.<\/p>\n

Zur Electrical Discharge Machining kommt noch das Laserschneiden hinzu. Sie erm\u00f6glicht es, mit einem Laser mit einer Leistung von mehreren hundert Watt verschiedene Materialien schnell und pr\u00e4zise zu schneiden – zum Beispiel Teile bis zu einer Gr\u00f6\u00dfe von 1 mm\u00b2 mit einer Toleranz von plus\/minus 20 Mikrometern. Neben dem Schneiden k\u00f6nnen Lasermaschinen auch gravieren. Laserschneidemaschinen gibt es in zwei Formen: CO2-Laser und Faserlaser, die zum Schneiden und Gravieren von Metallen verwendet werden. Trotz ihrer Vorteile haben Laserschneider einige Nachteile; beim Betrieb einer solchen Maschine k\u00f6nnen sch\u00e4dliche D\u00e4mpfe freigesetzt werden. Da Laser das Material durch Hitze schneiden, k\u00f6nnen die Laser selbst au\u00dferdem \u00fcberhitzen. Daher m\u00fcssen sie gek\u00fchlt werden, was h\u00e4ufig zus\u00e4tzliche Maschinen erfordert.<\/p>\n

Zu den wichtigsten Verfahren der subtraktiven Fertigung und genauer gesagt des Schneidens geh\u00f6rt schlie\u00dflich das Wasserstrahlschneiden. Dieses Verfahren beruht auf der Verwendung eines Wasserstrahls, der zusammen mit einem Abrasivmittel mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfl\u00e4che des Materials trifft. Dadurch wird das Material geschrumpft und getrennt, um die gew\u00fcnschte endg\u00fcltige Form zu erhalten. Um diesen Wasserstrahl zu erzeugen, ist ein Hochdruckkompressor erforderlich. Die Art des Wasserstrahls und das Material beeinflussen die Tiefe und Geschwindigkeit des Schnitts. Diese Technik ist in der Luftfahrt-, Automobil- und Maschinenbauindustrie sehr beliebt. Sie bietet insbesondere eine hohe Pr\u00e4zision, ist mit vielen Materialien kompatibel und im Gegensatz zu verschiedenen subtraktiven Verfahren nicht sch\u00e4dlich. W\u00e4hrend andere Verfahren Sp\u00e4ne, Staub oder Rauch erzeugen, fallen beim Wasserstrahlschneiden alle diese Abf\u00e4lle weg, da der Wasserstrahl sie auf seinem Weg mit sich nimmt.<\/p>\n

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Das Wasserstrahlschneidverfahren (Bild: Fogepack Syst\u00e8mes)<\/p><\/div>\n

Nachteile und Vorteile im Vergleich zur additiven Fertigung<\/h3>\n

Wie bereits erw\u00e4hnt, liegt der gr\u00f6\u00dfte Vorteil der subtraktiven Fertigungsverfahren wahrscheinlich in ihrer F\u00e4higkeit, eine hohe Ma\u00dfgenauigkeit zu bieten. Im Gegensatz zu den meisten 3D-Druckverfahren, die auf W\u00e4rme angewiesen sind, um zu funktionieren, k\u00f6nnen bei der subtraktiven Fertigung Teile bei Raumtemperatur hergestellt werden, wodurch Probleme mit der Ma\u00dfgenauigkeit vermieden werden, die mit der Arbeit (Schrumpfung\/Schrumpfung) der Materialien zusammenh\u00e4ngen.<\/p>\n

Um die Ma\u00dfgenauigkeit bei der subtraktiven Fertigung zu gew\u00e4hrleisten, muss eine gewisse Umgebung garantiert werden. Wenn man z. B. ein Teil aus einem Stahlblock entwerfen m\u00f6chte, ist es zwingend erforderlich, das Material mindestens drei Tage vorher in den Raum zu bringen, in dem der Zuschnitt stattfinden soll, da es sonst seine Dimensionen je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit ver\u00e4ndern wird.<\/p>\n

Subtraktive Fertigungsverfahren profitieren ebenfalls von einer gr\u00f6\u00dferen Auswahl an kompatiblen Materialien. Im Vergleich zum 3D-Druck, bei dem man mehrere Drucker, die auf verschiedenen Verfahren basieren, besitzen muss, wenn man unterschiedliche Materialien verwenden m\u00f6chte, ist es m\u00f6glich, Teile aus Metall, Kunststoff oder Holz auf ein und derselben Maschine herzustellen.<\/p>\n

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Die subtraktive Fertigung bietet eine hohe Ma\u00dfgenauigkeit<\/p><\/div>\n

Subtraktive Fertigungsverfahren haben jedoch erhebliche Nachteile. Zun\u00e4chst einmal hinterlassen die verschiedenen Produktionsmethoden im Gegensatz zum 3D-Druck gro\u00dfe Mengen an Abfall, w\u00e4hrend die additive Fertigung dadurch besticht, dass nur so viel Material wie n\u00f6tig verwendet wird. Insbesondere bei der maschinellen Bearbeitung m\u00fcssen Sp\u00e4ne und Staub w\u00e4hrend des Fertigungsprozesses abgesaugt werden, um unn\u00f6tige Material\u00fcbersch\u00fcsse zu vermeiden, die den Schneidprozess behindern k\u00f6nnten. Neben dem Staub, der bei der subtraktiven Fertigung entsteht, kann auch Rauch freigesetzt werden, der f\u00fcr die Arbeiter sehr sch\u00e4dlich sein kann, was bei der Verwendung von Lasern oder EDM-Verfahren h\u00e4ufig der Fall ist.<\/p>\n

Au\u00dferdem bietet die subtraktive Fertigung nicht die gleiche Freiheit bei der Herstellung wie der 3D-Druck – ein Teil, das auf einmal gedruckt werden kann, erfordert manchmal mehrere Arbeitsschritte, die Verwendung verschiedener Maschinen und die Aufteilung in mehrere Teile, die wieder zusammengesetzt werden m\u00fcssen, um durch die subtraktive Fertigung repliziert werden zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Schlie\u00dflich ist es schwieriger, komplexe Geometrien mit spanabhebenden Verfahren herzustellen. Die additive Fertigung erm\u00f6glicht eine gr\u00f6\u00dfere Freiheit bei der Gestaltung. Mit anderen Worten: Der Designer muss sich nicht mit den Einschr\u00e4nkungen durch die verwendeten Werkzeugmaschinen auseinandersetzen und kann daher seiner Fantasie freien Lauf lassen, da er nicht durch die Herstellungskapazit\u00e4ten eingeschr\u00e4nkt ist.<\/p>\n

Die subtraktive und die additive Fertigung erg\u00e4nzen sich.<\/h3>\n

Auch wenn die beiden Technologien regelm\u00e4\u00dfig gegeneinander ausgespielt werden, haben sie derzeit noch ganz unterschiedliche Anwendungsbereiche. Und das ist auch der Grund, warum sie in den meisten F\u00e4llen komplement\u00e4r eingesetzt werden. Seit Beginn seines starken Wachstums wird der 3D-Druck am h\u00e4ufigsten f\u00fcr die Herstellung von Prototypen verwendet. Aufgrund der Vorteile, die die 3D-Technologien bieten, k\u00f6nnen mehrere Teile schnell und kosteng\u00fcnstig hergestellt werden und bieten somit die M\u00f6glichkeit, verschiedene Iterationen durchzuf\u00fchren. Sobald die Form, die Materialien und die Teile festgelegt sind, k\u00f6nnen sie mithilfe subtraktiver Fertigungsmethoden in gro\u00dfen St\u00fcckzahlen hergestellt werden. Verschiedene Verfahren wie das Laser- und Wasserstrahlschneiden erm\u00f6glichen es, in kurzer Zeit eine gro\u00dfe Anzahl von Teilen zu entwerfen. Andere Methoden, wie die CNC-Bearbeitung, k\u00f6nnen jedoch sehr zeitaufwendig sein. Diese Technik erfordert insbesondere einen wichtigen Programmierschritt sowie eine fast notwendige menschliche Pr\u00e4senz. Heute wird die CNC-Bearbeitung vor allem bei der Herstellung von Spritzgussformen eingesetzt, einer formgebenden Fertigungstechnik.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht die subtraktive Fertigung zwar die Reparatur von Gegenst\u00e4nden, doch der 3D-Druck bietet in diesem Bereich noch mehr M\u00f6glichkeiten. Hier ist insbesondere das Verfahren der Materialabscheidung unter konzentrierter Energie (DED<\/a>) zu nennen, das unter anderem die Reparatur von Metallteilen erm\u00f6glicht, ohne dass diese ausgetauscht werden m\u00fcssen. Konkret ist die Technologie in der Lage, Material zu einem bereits vorhandenen Teil hinzuzuf\u00fcgen, wodurch unn\u00f6tige Baugruppen oder der Austausch gro\u00dfer Teile vermieden werden k\u00f6nnen. Ganz allgemein erm\u00f6glichen 3D-Technologien die Reproduktion von fehlerhaften oder verwitterten Teilen, und das alles auf Abruf und in kleinen St\u00fcckzahlen. Anstatt etwas wegzuwerfen, kann der Nutzer sein Teil reparieren und die Umweltbelastung minimieren.<\/p>\n

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Die DED-Technologie erm\u00f6glicht die Reparatur von Teilen (Bild: AdvancedPowders)<\/p><\/div>\n

Trotz ihrer Unterschiede und Verfahren gehen die subtraktive und die additive Fertigung oft Hand in Hand. Aufgrund ihrer jeweiligen Eigenschaften erg\u00e4nzen sich die beiden Fertigungsverfahren und erm\u00f6glichen die schnelle Herstellung pr\u00e4ziser Teile, die bisher nicht vorstellbar waren. Die Organisation Hybrid Advanced Manufacturing – Integrating Technologies hat sich zum Ziel gesetzt, Unternehmen die Designfreiheit der additiven Fertigung und die Pr\u00e4zision der subtraktiven Fertigung zu bieten.<\/p>\n

Was halten Sie von dem Verfahren der subtraktive Fertigung? Lassen Sie uns dazu gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie uns Ihre Meinung auf\u00a0Facebook,<\/a>\u00a0Twitter<\/a>,\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0oder\u00a0Xing<\/a>\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter.<\/a><\/p>\n

*Titelbildnachweis: Turcon<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

W\u00e4hrend sich immer mehr Unternehmen f\u00fcr die additive Fertigung entscheiden, ist die subtraktive Fertigung immer noch die am h\u00e4ufigsten genutzte Fertigungsmethode in der Industrie. Derzeit wird der 3D-Druck haupts\u00e4chlich als Erg\u00e4nzung zu den subtraktiven Fertigungsmethoden eingesetzt. Wie der Name schon…<\/p>\n","protected":false},"author":6089,"featured_media":38446,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[37,49],"tags":[],"class_list":["post-38426","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3d-technologie","category-aktuelles"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38426","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6089"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=38426"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38426\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":38447,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38426\/revisions\/38447"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/38446"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=38426"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=38426"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=38426"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}