Teil 2/4 – Gewichtsvorteile im 3D Druck nutzen – Kunststoff leicht gemacht!

Im Beitrag beleuchte ich mögliche Vorteile, die sich aus dem Einsatz von FDM basierten 3D Druck für Ihren Leichtbau ergeben können. Materialeinsparung bedeutet i.d.R. auch eine Kosteneinsparung – die Frage ist: An welcher Stelle?

Wichtige Anmerkung vorab:
Ich empfehle Ihnen eine kompetente Beratung eines Experten aus unserem Team. Diese tue ich, weil es sich bei allen Kunden bewährt hat. Weiter unten im Beitrag erfahren Sie, dass Gitterstrukturen innerhalb des Bauteils durch 3D Druck möglich sind. Dies eröffnet derart viele neue Möglichkeiten, dass Sie alleine und ohne Expertenrat schnell überfordert sein werden – es sei denn Sie wissen bereits alles – dann würden Sie das hier kaum lesen 😉

Wenn ich Ihnen also einen Gesprächstermin anbiete, ist das mein privates Vergnügen und Arbeitszeit, die ich Ihnen GRATIS zur Verfügung stelle. Dieses Angebot vorbeiziehen zu lassen machen Sie bitte mit sich selber aus. Ich freue mich auf Sie.

Und jetzt viel Spaß mit dem Beitrag. Ihr Tim Rudersdorf.

Dichte von Kunststoffen im Vergleich zu anderen Werkstoffen

Hier im Beitrag möchte ich Ihnen Vergleiche aufzeigen, die durch Dichteunterschiede verschiedener Werkstoffe im Leichtbau einen Unterschied spielen. Dazu sehen Sie hier zunächst einen Überblick der Dichte im Allgemeinen:
Bei den Angaben wähle ich die Einheit kg/m3. Gut vorzustellen, da ein m3 Wasser etwa 1.000kg schwer ist. Das ist ein Block aus 1x1x1m.
Stoffe mit geringerer Dichte schwimmen auf Wasser. Stoffe mit höherer Dichte gehen unter. Im Bereich der Kunststoffe ist der Dichtevergleich mit Wasser sinnvoll, da die meisten Kunststoffe leicht schwerer oder etwas leichter sind als Wasser. Somit können Sie sich die Größenordnung gut vorstellen.

Überblick:

Wasser: 997 kg/m3 (bei ca. 4°C unter Normaldruck)
Stahl: 7.850 kg/m3
(Eisen hat etwas die gleiche Dichte/ Unterschiede in Legierungen können leichte Dichteunterschiede mit sich bringen.

Holz: 470 – 690 kg/m3 (Fichte bis Buche/ heimische Hölzer bei einer Holzfeuchte von ca. 12%)
Blei: 11.400 kg/m3
Silber: 10.500 kg/m3
Kupfer: 8.900 kg/m3
Aluminium: 2.700 kg/m3
Kunststoffe: 800 bis 2.300 kg/m3

Auswahl an Kunststoffen (rein und ohne Füllstoffe):

Polyethylen (PE): 920 – 960 kg/m3
Polyamid (PA): 1.000 – 1.200 kg/m3
Polyesther (PET): 1.380 kg/m3

Arbeiten mit Metallen

Arbeiten Sie mit Metallwerkstoffen wie Eisen, Edelstahl oder Aluminium, kennen Sie die Dichte-Unterschiede vermutlich. Geht es in diesen Bereichen um Leichtbau, so wird meist zu Aluminium gegriffen. Im Vergleich zu Edelstahl/ Eisen ist Aluminium etwa 3-mal leichter.
Kupfer, Silber oder gar Blei sind noch bedeutend schwerer als Stahl und Eisen. Für „Leichtbau“ dienen derlei Materialien daher kaum.

8-facher Gewichtsvorteil gegenüber Stahl!

Blicken Sie in Richtung Holz oder Kunststoff, so sind diese Werkstoffe 3-4 mal leichter als Aluminium und 8-9 mal leichter als Stahl. Allein durch den Einsatz von Holz oder Kunststoff können Bauteile also sehr viel leichter hergestellt werden. Soweit so gut, keine Neuigkeiten in diesem Bereich, sicher sind Ihnen diese Umstände bekannt.

Gitterstrukturen im 3D Druck clever nutzen

Im 3D Druck mit Kunststoffen kommt aber ein sehr entscheidender Vorteil zum Tragen, den kein anderes Formgebungsverfahren bietet – gitterartige oder wabenförmige Strukturen im Inneren der Bauteile. Der schichtweise Aufbau des Druckverfahrens erlaubt Ihnen eine neue Gestaltungsfreiheit, die kein anderes Verfahren in diesem Maße bietet.
Nutzen Sie diese Vorteile, so können Sie neben dem Faktor Gewicht auch die Menge der eingesetzten Masse und Festigkeit beeinflussen.

Somit ergeben sich an dieser Stelle gleich 3 Vorteile auf einen „Druck“ – oder Schlag. 😉

Holen Sie Unterstützung von Experten ein!

Der Bildvergleich weiter unten zeigt diverse Möglichkeiten der Gitterstrukturen. Neben der Struktur an sich kann der Füllgrad im sogenannten „Slicer“ stufenlos eingestellt werden.

Die Anzahl Randschichten oben, unten und an den Seitenwänden sollte für Ihre Anwendung passen.

All das alleine anzugehen wird sie schnell überwältigen. Daher rate ich Ihnen an dieser Stelle die Unterstützung durch erfahrene Experten.

Ohne kompetente Beratung werden Sie das volle Potential nur mühsam erreichen – wenn überhaupt. Ständiges Scheitern auf Ihrem Wege wird Sie und Ihr Team frustrieren und schließlich geben Sie auf bevor sich erste Erfolge eingestellt haben. Das wäre schade.

Das Team der Fiberthree GmbH bietet Ihnen den gesamten Support. Wir sind Experten der Branche, haben Prozess, z.T. Drucker (in Kooperation mit den Herstellern) und vor allem Werkstoffe selber über die letzten 7 Jahre entwickelt. Bei uns sind Sie gut aufgehoben.

Buchen Sie jetzt einen Termin bei mir und ich begleite Sie auf Ihrem Weg zum Erfolg mit 3D Druck.

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