Additive Fertigung

Chancen, Herausforderungen und die Schlüsselrolle der Vakuumtechnik

Die industrielle Fertigung steht vor einem Paradigmenwechsel. Die additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, hat sich von einem Nischenverfahren für Prototypenfertigung zu einer tragenden Säule der Serienproduktion entwickelt. Was einst als Spielwiese für Entwickler galt, revolutioniert heute ganze Branchen: von der Luft- und Raumfahrt über die Medizintechnik bis hin zur Automobilindustrie.

 

Als Hersteller von Vakuumpumpen und Kompressoren, die in nahezu allen additiven Fertigungsverfahren eine Schlüsselrolle spielen, beobachten wir diese Entwicklung aus einer ganz besonderen Perspektive. In diesem Beitrag beleuchten wir, wie additive Fertigung funktioniert, welche Technologien sich durchgesetzt haben, welche Rolle die Vakuumtechnik spielt und worin die Herausforderungen und Chancen für unser Unternehmen in diesem dynamischen Markt liegen.

 

1. Was ist additive Fertigung? 

Additive Fertigung beschreibt ein Verfahren, bei dem Werkstücke schichtweise aus digitalen Konstruktionsdaten aufgebaut werden. Im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren, bei denen Material entfernt wird (zum Beispiel Fräsen oder Drehen), oder zu umformenden Verfahren (zum Beispiel Gießen oder Schmieden), wird bei der additiven Fertigung von Beginn an nur so viel Material verwendet, wie tatsächlich benötigt wird.

Die beiden wichtigsten Verfahren im Überblick: 

• Pulverbettverfahren (z. B. SLM, SLS):
  Metall- oder Kunststoffpulver wird schichtweise aufgetragen und selektiv durch Laser oder Elektronenstrahl verschmolzen.
• Powder Bed Fusion Laser Beam Machines (PBF-LB):
  Ein Laserstrahl verschmilzt eine dünne Schicht Metallpulver, um ein Bauteil Schicht für Schicht aufzubauen.

 

2. Warum additive Fertigung boomt: Alle Vorteile des Verfahrens

Die Vorteile der additiven Fertigung in der Gegenüberstellung zu anderen Verfahren sind zahlreich. Hier ist eine Übersicht:

• Designfreiheit
  Komplexe Geometrien und interne Strukturen, die mit klassischen Methoden nicht herstellbar sind, werden problemlos realisierbar.
• Materialeffizienz
  Optimierter Materialeinsatz, weniger Abfall, geringerer Rohstoffverbrauch.
• Funktionale Integration
  Mehrere Bauteile können in einem Arbeitsgang zu einem Funktionsbauteil zusammengeführt werden.
• Individualisierung
  Maßgeschneiderte Produkte, etwa in der Medizintechnik, lassen sich wirtschaftlich fertigen.
• Dezentrale Produktion
  Durch digitale Fertigung kann dort produziert werden, wo das Bauteil gebraucht wird. Wegfall aufwändiger Logostik und langer Lieferketten.

 

3. Vakuumtechnik: Das Rückgrat vieler 3D-Druck-Verfahren

Was vielen Anwendern nicht unmittelbar bewusst ist: Ohne Vakuumtechnik läuft in der additiven Fertigung wenig. Vakuumpumpen und Kompressoren sind elementare Bestandteile vieler 3D-Drucksysteme und der zugehörigen Peripherie.

 

Wo genau kommt Vakuumtechnik in der additiven Fertigung zum Einsatz?

 

1. Inertgasatmosphären & Schutzgase

Insbesondere bei der Verarbeitung von Metallpulvern, etwa im SLM- oder EBM-Verfahren, ist eine kontrollierte Atmosphäre essenziell. Sauerstoff und Feuchtigkeit müssen weitestgehend ausgeschlossen werden, da sie die Qualität der Schmelze und damit die Materialeigenschaften negativ beeinflussen können.

Vakuumpumpen sorgen hier für ein erstes Vorvakuum, bevor eine Schutzgasatmosphäre (z. B. Argon oder Stickstoff) eingebracht wird. Ohne zuverlässige Vakuumtechnik ist eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität nicht möglich.

 

2. Pulverhandhabung und Materialförderung

Pulverbasierte Verfahren erfordern eine präzise Handhabung von empfindlichen Werkstoffen. Viele Systeme nutzen Vakuumförderer, um Pulver von einem Behälter in die Maschine oder zurück in das Recycling-System zu transportieren. Hier kommen sehr saubere, ölfreie Vakuumpumpen zum Einsatz, um Kontaminationen zu vermeiden. Einsatz, um Kontaminationen zu vermeiden.

 

3. Entgasung & Nachbearbeitung

Nach dem Druckprozess müssen Bauteile oft entgast, gereinigt oder getrocknet werden. Auch hier leisten Vakuumpumpen entscheidende Arbeit, zum Beispiel in Vakuumtrocknern oder Plasmaentgasungsanlagen.

 

4. Filtration und Staubabsaugung

Bei der Verarbeitung feiner Pulver oder Harze entstehen Stäube und Dämpfe, die abgesaugt und gefiltert werden müssen, nicht nur zum Schutz der Maschinen, sondern auch der Mitarbeitenden. Hochleistungs-Kompressoren und Vakuumpumpen sorgen für eine sichere und effektive Luftführung.

 

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4. Anforderungen an Vakuumpumpen in der additiven Fertigung 

Die additive Fertigung stellt ganz eigene Anforderungen an die Vakuumtechnik, sowohl auf der Maschinenseite als auch in der Materiallogistik. Zu den wichtigsten Kriterien gehören:

• Prozesssicherheit
  Besonders bei Metallverfahren müssen stabile Vakuumniveaus gewährleistet werden – oft unter Hochvakuumbedingungen.
• Reinheit
  Kein Eintrag von Öl oder anderen Kontaminanten, besonders bei medizinischen oder luftfahrttechnischen Anwendungen. Trockenlaufende Vakuumpumpen sind hier die erste Wahl.
• Kompaktheit und Energieeffizienz
  Additive Fertigungslösungen sollen möglichst platzsparend und nachhaltig sein.
• Modularität und Steuerbarkeit
  Intelligente Vakuumsysteme, die sich flexibel an verschiedene Produktionsmodi anpassen lassen, sind im Vorteil.

Als Hersteller arbeiten wir stetig daran, unsere Pumpen und Kompressoren genau auf diese Anforderungen hin zu optimieren, durch smarte Steuerungen, robuste Bauweisen und anwendungsnahe Tests in Zusammenarbeit mit Maschinenbauern und Anlagenbetreibern.

 

5. Herausforderungen der Branche und wie wir ihnen begegnen

Trotz aller Fortschritte steht die additive Fertigung noch vor einigen Hürden. Besonders aus Sicht der Zulieferer im Bereich Vakuum- und Drucklufttechnik ergeben sich folgende Herausforderungen:

 

1. Vielfalt der Verfahren

Jedes additive Verfahren stellt eigene Anforderungen an Temperatur, Druck, Reinheit und Taktung. Für uns bedeutet das: Anwendungsspezifische Lösungen statt Einheitsprodukte. Deshalb entwickeln wir modulare Systeme, die sich schnell an neue Anlagenkonzepte anpassen lassen.

 

2. Digitalisierung und Fernüberwachung

Immer mehr Hersteller verlangen vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) und Fernüberwachung. Unsere Vakuumpumpen und Kompressoren sind daher zunehmend mit IoT-Schnittstellen und intelligenter Sensorik ausgestattet – für maximale Prozesskontrolle und geringe Ausfallzeiten.

 

3. Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Additive Fertigung ist per se ressourcenschonender als viele klassische Verfahren, doch auch hier zählt jeder eingesparte Watt. Unsere neuesten Kompressoren arbeiten.

 

6. Blick in die Zukunft: wie sich additive Fertigung und Vakuumtechnik weiterentwickeln

Wir stehen mit der additiven Fertigung erst am Anfang einer industriellen Revolution. Neue Werkstoffe, hybride Fertigungstechnologien und automatisierte Fertigungslinien werden die additive Fertigung weiter vorantreiben. Daraus ergeben sich auch neue Anforderungen für unsere Branche:

• Hochtemperatur-Vakuumpumpen für keramische Druckprozesse
• Kompakte Vakuumlösungen für mobile Drucksysteme
• Integrierte Lösungen aus Vakuum, Druckluft und Steuerungstechnik in einem System

Die Grenzen zwischen Maschinenbau, Werkstofftechnik und Automatisierung verschwimmen. Umso wichtiger ist ein verlässlicher Partner, der die Vakuumtechnik nicht nur liefert, sondern versteht – in all ihrer technischen Tiefe und Prozessrelevanz. Gebr. Becker als erfahrener und erfolgreicher Hersteller von hochwertigen Vakuumlösungen entwickelt stetig neue Lösungen für diese Anforderungen.

 

Fazit

Die additive Fertigung hat sich von der Zukunftstechnologie zur Produktionstechnologie der Gegenwart entwickelt. Ihr zukünftiges Potenzial ist enorm, vorausgesetzt, Prozesssicherheit, Materialqualität und Effizienz stimmen.

Hier kommt die Vakuumtechnik als kritischer Enabler ins Spiel. Gebr. Becker als Hersteller hochwertiger Vakuumpumpen und Kompressoren sehen wir unsere Aufgabe darin, nicht nur Produkte zu liefern, sondern gemeinsam mit Anlagenbauern, OEMs und Endanwendern die Zukunft der Fertigung zu gestalten. Mit Becker AMS haben wir eine Enkelgesellschaft mit Ausrichtung auf diese zukunftsträchtige Technologie gegründet.

Ob in der Materialförderung, Atmosphärenkontrolle oder in der Bauteilnachbearbeitung: Unsere Lösungen sind genau dort gefragt, wo Präzision, Sauberkeit und Verlässlichkeit den Unterschied machen.

 

Wenn Sie mehr über unsere Systeme für die additive Fertigung erfahren möchten, stehen wir Ihnen jederzeit beratend zur Seite: denn Innovation beginnt oft dort, wo Vakuum herrscht.

Besuchen Sie Becker AMS oder nehmen Sie Kontakt zu uns auf.

 

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