Polymer 3D-Druck vs. Vakuumguss
Die von Ihnen gewählte Herstellungsmethode ist für das Ergebnis Ihres Projekts von entscheidender Bedeutung.
Allerdings ist es nicht immer einfach zu wissen, welche Methode man anwenden sollte. Zwei Techniken, die hervorstechen, sind 3D-Druck und Vakuumguss. Jede Methode bietet besondere Stärken und Vorteile, die sich für eine Vielzahl von Situationen besonders eignen.
Kurz gesagt, der 3D-Druck bietet ein schnelles, flexibles und präzises Verfahren, das auf die Herstellung von Prototypen und Kleinserien zugeschnitten ist, während das Gießverfahren im Vakuumguss eine kosteneffiziente Lösung darstellt, die sich für die Herstellung hochwertiger Produkte in kleinen bis mittleren Stückzahlen eignet.
Gehen wir ein wenig näher auf die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden ein.
Der Herstellungsprozess: 3D-Druck vs. Vakuumgießen
Es gibt viele verschiedene 3D-Drucktechnologien für Polymere, wie z. B. Fused Deposition Modeling, Multi Jet Fusion, Stereolithographie. Die zugrundeliegende Technologie, die Materialien und die Druckmöglichkeiten variieren zwischen diesen Herstellungsverfahren, aber der Prozess ist im Allgemeinen derselbe.
Zunächst wird ein digitaler Entwurf mithilfe von CAD-Software zum Leben erweckt. Dieser Entwurf wird dann von einer Slicing-Software verarbeitet, die ihn in Schichten interpretiert, denen der 3D-Drucker folgen kann. Als Nächstes erstellt der 3D-Drucker das Teil Schicht für Schicht und folgt dabei den vorbereiteten Anweisungen. Abschließend muss das Teil in der Regel nachbearbeitet werden, z. B. durch Entfernen von Stützen, Schleifen oder Lackieren.
Das Vakuumgießverfahren beruht auf Formen zur Herstellung detaillierter Teile.
Zunächst wird ein Urmodell erstellt. Das Urmodell wird mit Silikon ummantelt, wodurch eine Silikonform entsteht. Anschließend wird die Form mit einem Material gefüllt. Das Material füllt den Formhohlraum und sorgt dafür, dass das endgültige Teil die genaue Form und die Details des Urmodells annimmt. Nach dem Aushärten wird die Form entfernt und das Gussteil kommt zum Vorschein. Die Form kann etwa 20 Mal wiederverwendet werden, bevor eine neue Form benötigt wird.
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Die Auswahl der besten Lösung
Produktionskosten: Variiert
Der 3D-Druck ist in der Regel kostengünstiger für die Produktion von Kleinserien. Mit steigendem Produktionsvolumen sinken die Kosten pro Teil, sodass das Vakuumgießen die wirtschaftlichere Wahl für die Produktion größerer Serien ist, auch wenn die Form nur etwa 20 Mal verwendet werden kann, bevor sie ersetzt werden muss.
Stärke: Vakuumguss
Beide Fertigungstechnologien können starke Teile herstellen, aber 3D-gedruckte Teile können Anisotropie aufweisen. Das bedeutet, dass ihre Festigkeit aufgrund des schichtweisen Aufbaus in Abhängigkeit von der Richtung der aufgebrachten Kraft variieren kann. Beim Vakuumgießen hingegen werden Zweikomponenten-Polyurethanharze verwendet, die eine breite Palette von Kunststoffen nachahmen können und somit unterschiedliche Materialeigenschaften und Festigkeitscharakteristika ohne Anisotropie erreichen.
Werkzeugkosten: 3D-Druck
Der 3D-Druck macht teure Formen oder Werkzeuge überflüssig; es werden lediglich ein 3D-Modell und ein Drucker benötigt. Beim Vakuumgießen hingegen müssen für jedes Teil Silikonformen hergestellt werden. Diese Formen sind zwar preiswerter als die in anderen Herstellungsverfahren verwendeten, aber sie sind mit hohen Vorlaufkosten verbunden. Im Vergleich dazu ist das Spritzgießen mit höheren anfänglichen Werkzeugkosten verbunden, ist aber für die Großserienproduktion kostengünstiger.
Gestaltungsfreiheit: 3D-Druck
Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung komplizierter Geometrien, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer oder gar nicht zu realisieren wären. Die Fähigkeit des Vakuumgießens, Komplexität zu bewältigen, hängt vom Urmodell ab. CNC-Bearbeitung bietet ebenfalls hohe Präzision und wird häufig zur Herstellung von Urmodellen für den Vakuumguss verwendet. Zwar sind hochdetaillierte Teile möglich, doch können sehr komplizierte Merkmale oder Hinterschneidungen den Formenbau erschweren.
Produktionsgeschwindigkeit: Variiert
Unter den verschiedenen Fertigungsverfahren zeichnet sich der 3D-Druck durch seine Schnelligkeit bei der Produktion von Kleinserien und Prototypen aus, da er oft innerhalb von Stunden ein fertiges Teil liefert. Umgekehrt kann das Vakuumgießen, obwohl es aufgrund der Formherstellung und Aushärtung langsamer ist, pro Teil schneller sein, wenn man die Serienproduktion berücksichtigt.
Auf der MakerVerse-Plattformkönnen Sie mit Vorlaufzeiten ab sechs Tagen für 3D-Drucktechnologien wie z. B. Fused Deposition Modeling. Die Vorlaufzeiten für das Vakuumgießen beginnen bei neun Tagen und sind damit vergleichbar mit einigen anderen 3D-Polymerdruckverfahren.
Beendet: Vakuumguss
Dieses mit Stereolithografie hergestellte Teil erfordert eine Nachbearbeitung, um die Stützstrukturen zu entfernen - und je nach Anwendung möglicherweise eine zusätzliche Nachbearbeitung.
Beim Vakuumguss wird die Oberfläche des Urmodells sehr detailliert nachgebildet, einschließlich Texturen und Logos, so dass oft weniger Nachbearbeitung erforderlich ist. Daher ist das Vakuumgießen möglicherweise besser geeignet, wenn ein Projekt Wert auf eine hochwertige, sofort einsatzbereite Oberfläche legt. Während der 3D-Druck, insbesondere mit hochauflösenden Techniken wie Stereolithographie (SLA), kann detaillierte Teile herstellen, weist aber oft Schichtlinien auf, die eine weitere Nachbearbeitung für eine glattere Oberfläche erfordern.
Erste Schritte mit Vakuumgießen und 3D-Druck
Der 3D-Druck hat sich mit seiner Schnelligkeit, seiner Designvielfalt und seiner Eignung für die Kleinserienproduktion eine einzigartige Nische für schneller Prototypenbau und personalisierte Teile. Im Gegensatz dazu ist das Vakuumgießen mit seiner inhärenten Festigkeit und hervorragenden Oberflächengüte die erste Wahl für langlebige, hochwertige Teile in kleinen bis mittleren Stückzahlen. Dies macht das Vakuumgießen besonders vorteilhaft im Automobilsektor, wo qualitativ hochwertige, detaillierte Teile sowohl für den Prototypenbau als auch für die Kleinserienfertigung unerlässlich sind.
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