3D-Druck / Additive Manufacturing

Additive Manufacturing (AM) bezeichnet Fertigungsverfahren, bei denen ein Bauteil schichtweise aus 3D-Modelldaten aufgebaut wird, statt aus dem Vollen zerspant oder gegossen zu werden. Die internationale Begriffs- und Verfahrensnorm DIN EN ISO/ASTM 52900 unterscheidet sieben Verfahrensgruppen und ist seit der Fassung 2022 die verbindliche Referenz für Spezifikationen, Lastenhefte und Lieferantenverträge im DACH-Maschinenbau.

Detaillierte Erklärung

DIN EN ISO/ASTM 52900:2022 wurde gemeinsam von ISO und ASTM International herausgegeben und löste die Vorgängerfassung von 2015 ab. Die Norm klassifiziert AM-Verfahren in sieben Hauptkategorien: Pulverbettfusion (Powder Bed Fusion, PBF), Materialextrusion (MEX, umgangssprachlich Filament- oder FDM-Druck), Werkstoffauftrag mit gerichteter Energie (Directed Energy Deposition, DED, einschließlich Lichtbogenschweiß-Verfahren WAAM), Photopolymerisation im Bad (Vat Photopolymerization), Materialstrahlen (Material Jetting), Bindemittelstrahlen (Binder Jetting) und Schichtlaminierung (Sheet Lamination). Diese Systematik bildet die Grundlage für nahezu alle weiteren AM-Normen, etwa DIN EN ISO/ASTM 52901 für Kaufanforderungen und DIN EN ISO/ASTM 52902 für Prüfgeometrien.

Im DACH-Industrieumfeld dominieren drei Anbietergruppen. EOS aus Krailling bei München, 1989 gegründet, ist Marktführer im metallischen Pulverbettverfahren und hat 2024 trotz rückläufiger Stückzahlen den Umsatzplatz 1 in der Sparte Metall-PBF gehalten. HP Inc. dominiert mit der Multi-Jet-Fusion-Technologie das industrielle Polymer-Pulverbett, Stratasys aus Israel/USA das Filament- und PolyJet-Segment, 3D Systems das Stereolithographie-Spektrum. Der globale AM-Markt überschritt 2025 die 20-Milliarden-USD-Schwelle, Europa hält rund 26 Prozent davon, der deutsche Markt allein erreicht 2026 voraussichtlich etwa 1,4 Milliarden USD.

Typische industrielle Anwendungen liegen in Luftfahrt (Airbus-Brackets, Triebwerksdüsen), Medizintechnik (patientenspezifische Implantate nach DIN EN ISO 13485) und Werkzeugbau (konturnahe Kühlung in Spritzguss-Formeinsätzen). Toleranzen liegen je nach Verfahren zwischen plus/minus 0,1 mm bei DMLS und plus/minus 0,5 mm bei FDM, Bauraumgrößen reichen von 250 mm bei Desktop-Anlagen bis über 1 m bei industriellen DED-Systemen.

Praxisbeispiel (konkretes Einkaufsszenario)

Ein Maschinenbauer mit 320 Mitarbeitern benötigt ein hydraulisches Verteilergehäuse aus AlSi10Mg mit innenliegenden Strömungskanälen, das gegossen mit Nachbearbeitung 6 Wochen Lieferzeit und 1 850 EUR pro Stück kostet. Die Stückzahl ist mit 240 Stück pro Jahr zu klein für ein Druckguss-Werkzeug.

Eine Anfrage bei drei AM-Lieferanten nach DIN EN ISO/ASTM 52900 Kategorie PBF-LB/M (Laser Powder Bed Fusion, Metall) ergibt: Lieferant A 1 240 EUR pro Stück bei 12 Tagen Lieferzeit, Lieferant B 1 380 EUR bei 8 Tagen, Lieferant C 1 690 EUR bei 5 Tagen mit zusätzlich CT-Prüfung nach DIN EN ISO 17025. Im Lastenheft fordern Sie Materialzeugnis 3.1 nach DIN EN 10204, Oberflächenrauheit Ra kleiner 6,3 µm an Funktionsflächen sowie Dichtheitsprüfung mit 16 bar. Über 240 Stück und 6 Jahre Laufzeit ergibt sich bei Lieferant B ein Einsparhebel von rund 470 EUR pro Stück, also etwa 676 800 EUR über die Vertragslaufzeit, plus 4 Wochen verkürzte Time-to-Market im Erstanlauf.

Typische Fehler & Verhandlungskontext

Erster Fehler: Bauteile, die für den Guss konstruiert wurden, eins-zu-eins auf AM zu übertragen. Wer keine Konstruktionsanpassung mit Topologie-Optimierung vornimmt, verschenkt 30 bis 60 Prozent Gewichtseinsparung und zahlt für Stützstrukturen, die im Postprocessing wieder abgesägt werden müssen. AM rechnet sich erst bei AM-gerechter Konstruktion.

Zweiter Fehler: das Pulver-Recycling-Verhältnis nicht zu spezifizieren. Bei PBF-LB/M wird das nicht aufgeschmolzene Pulver gesiebt und wiederverwendet, das verändert die Partikelmorphologie und kann Porosität erhöhen. Forderung Sie eine maximale Recycling-Quote (häufig 50 Prozent Frischpulveranteil) sowie eine Pulverchargen-Rückverfolgbarkeit nach VDI 3405-2.

Dritter Fehler: das Postprocessing als Lieferantensache abzutun. Heißisostatisches Pressen (HIP), spannungsarmes Glühen, CNC-Nachbearbeitung der Funktionsflächen und Strahlentgraten machen häufig 40 bis 60 Prozent der Stückkosten aus. Verhandeln Sie diese Schritte separat im Should-Cost-Modell, sonst zahlen Sie Gemeinkosten doppelt.

Verwandte Begriffe

Eng verzahnt mit [[cnc-bearbeitung]] (häufig als Postprocessing) und mit den klassischen Vergleichsverfahren [[druckgussteile]] und [[spritzgussteile]]. Im Bewertungsprozess relevant in [[werkstoffpruefung]] und [[toleranzen-din-iso-2768]].