Niedersachsen ADDITIV

Die Investitionskosten hängen davon ab, welche/s Additive Fertigungsverfahren für die zu produzierenden Bauteile am besten geeignet ist.

Kosten für FDM-(Fused Deposition Modeling), SLA-(Stereolithographie) und DLP-(Digital Light Processing) Anlagen

Die Anschaffungskosten für Anlagen für das Fused Deposition Modeling (FDM), die Stereolithographie (SLA) und das Digital Light Processing (DLP) reichen von einigen hundert Euro für einfache Desktopgeräte bis hin zu hunderttausend Euro und mehr für industrielle Produktionssysteme.

PRAXISTIPP
Die Produktivität mit einer Druckerfarm steigern
Ein wesentlicher Preistreiber ist der maximale Bauraum. Wenn der Bauraum der günstigeren Desktopgeräte für das größte zu produzierende Bauteil ausreicht, sollte die Anschaffung eines oder mehrerer Desktopgeräte anstelle eines industriellen Systems erwogen werden. Beispiel:

• Kosten für eine FDM-Industrieanlage mit 63,84 Liter Bauraum: ca. 30.000 Euro
• Kosten für ein Desktopgerät mit 9,25 Liter Bauraum: ca. 3.000 Euro.

Im größeren Bauraum der Industrieanlage lässt sich eine größere Anzahl Bauteile in einem Druckvorgang fertigen. Dieser Zeitvorteil ist beim FDM-Verfahren jedoch gering, da die Aufheiz-und Abkühlvorgänge sowie die Entnahme des Bauteils in der Regel nicht lange dauern.

Beschafft ein Unternehmen anstelle einer Industrieanlage für ca. 30.000 Euro zehn Desktopgeräte zu etwa 3.000 Euro und bildet damit eine Druckerfarm, lässt sich die Produktivität deutlich steigern. Durch den Betrieb mehrerer Geräte kann das Unternehmen zudem später eingehende Druckaufträge flexibler handhaben.

Je größer der Bauraum, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass es zu schwankenden Bauraumbedingungen kommt. Diese können Fehler beim Druckvorgang hervorrufen, die wiederum zu Beschä–digungen aller Bauteile eines Druckes führen können.

Vorteile von Anlagen für die industrielle Produktion

Die Qualität der Bauteile ist bei Industrieanlagen in der Regel höher als bei Desktopgeräten. Zudem verfügen Anbieter von Industrieanlagen häufig über einen besseren Service und bieten beispielsweise Druckpro–file für qualifizierte Materialien an. Somit können Unternehmen bei Industrieanlagen eine höhere (Wie–derhol–)Genauigkeit sowie Zuverlässigkeit erwarten.

Die Entscheidung für eine Industrieanlage kann daher, trotz ausreichendem Bauraum der Desktopgeräte und unter Berücksichtigung des Verwendungszwecks der zu produzierenden Bauteile (Prototypen, funktionale Bauteile, sicherheitsrelevante Bauteile), die wirtschaftlichere Lösung sein.

Kosten für FDM-, SLA-und DLP-Materialien

FDM–Materialien:
Die Kosten hängen stark vom jeweiligen Material ab: Günstige Polylactide (PLA) sind für unter 20 Euro/kg erhältlich, wohingegen der Hochleistungswerkstoff Polyetheretherketon(PEEK) etwa 1000 Euro/kg kostet.

SLA–, DLP–und Polyjet/Multijet–Materialien:
Diese Verfahren basieren auf dem Effekt der Photopo–lymerisation. Hierfür eignen sich ausschließlich flüssige Materialien, die auf Lichteinstrahlung reagieren, indem sich niedermolekulare Moleküle (Monomere) zu Makromolekülen vernetzen und so ein Polymer bilden. Die Kosten für diese Materialien liegen zwischen 100 und 450 Euro/kg.

Kosten für Polyjet-und Multijet-Anlagen

• Desktop-Polyjetgeräte kosten ca. 20.000 Euro und Industriegeräte ca. 600.000 Euro.
• μ-SLA-Geräte sind bisher nicht kommerziell erhältlich.
• Multi Jet Fusion Geräte kosten zwischen ca. 50.000 Euro und mehreren hunderttausend Euro.
• Aerosol Jet Anlagen starten bei ca. 50.000 Euro.

Kosten für Pulver-basierte Anlagen

• Günstige SLS-Anlagen sind für etwa 10.000 Euro erhältlich, während Anlagen für die industrielle Produktion einige hunderttausend Euro kosten.
• Industrieanlagen für das Binder Jetting liegen zwischen 50.000 Euro und mehr als 1.000.000 Euro.
• LPBF-Anlagen starten bei 100.000 Euro.

Wirtschaftlichkeitsbewertung

Pulverbettverfahren für Metalle
Für pulverbettbasierte Verfahren gelten andere Maßstäbe bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit als beim FDM–bzw. SLA–Verfahren. Bei Pulverbett–verfahren sollte der Bauraum möglichst vollständig mit Bauteilen gepackt sein, sodass die langsamen Aufheiz–und Abkühlvorgänge weniger stark ins Gewicht fallen. Außerdem muss der gesamte Bauraum der Anlage mit Pulver gefüllt sein. Überschüssiges Pulver lässt sich jedoch nicht vollständig recyceln.

Das LPBF–Verfahren ist ausschließlich mit hochpreisi–gen Geräten im Markt vertreten. Die Anschaffungskos–ten amortisieren sich in der Regel nur bei einer hohen Auslastung der Maschinen und des Bauraums. Andernfalls ist ein Fremdbezug in Betracht zu ziehen.

Pulverbettverfahren für Kunststoffe
Für das SLS–Verfahren existieren Desktopgeräte, die für wenige zehntausend Euro erhältlich sind. Allgemein ist die Bezeichnung Desktopgerät im Zusammenhang mit pulverbettbasierten Verfahren kritisch zu betrachten, da der Umgang mit den feinen, lungengängigen Pulvern gesundheitliche Risiken birgt (siehe auch Kapitel 6) Was muss ich beim Aufstellen eines 3D-Druckers beachten? Und 8) Welche Sicherheitsanforderungen gibt es?

Kosten für pulverförmige Materialien

• Der für das SLS-Verfahren häufig verwendete Pulverwerkstoff PA12 kostet ca. 120 -150 Euro pro kg.
• Für die metallverarbeitenden Verfahren LPBF und LMD werden teure Metallpulver benötigt, die beispielsweise um den Faktor 100 teurer sind als gleichwertige Metalldrähte.