Design for Additive Manufacturing (DfAM) ist ein Konstruktionsansatz, der speziell auf die Möglichkeiten und Anforderungen der additiven Fertigung ausgerichtet ist. Ziel von DfAM ist es, Bauteile so zu gestalten, dass sie die Vorteile der schichtweisen Fertigung optimal nutzen, gleichzeitig aber auch deren Grenzen berücksichtigen. Die additive Fertigung unterscheidet sich grundlegend von traditionellen, subtraktiven Fertigungsverfahren wie Fräsen, Bohren oder Gießen. Während die konventionelle Fertigung häufig durch geometrische Einschränkungen und Materialverluste geprägt ist, ermöglicht 3D- Druck komplexe Geometrien, Hohlräume, Gitterstrukturen und eine effiziente Materialnutzung.
Ziele des DfAM
- Funktionale Optimierung (z. B. integrierte Kühlkanäle, Leichtbau)
- Material- und Gewichtseinsparung
- Reduktion von Montageaufwand durch Funktionsintegration
- Produktindividualisierung (z. B. patientenspezifische Implantate)
- Effiziente Fertigbarkeit unter Berücksichtigung druckspezifischer Parameter
Methoden
- Topologieoptimierung: Bauteile werden rechnergestützt so optimiert, dass sie bei minimalem Materialeinsatz maximale Festigkeit erreichen.
- Gitter- und Stützstrukturen: Interne Lattice-Strukturen oder Support-Geometrien werden gezielt eingesetzt, um Gewicht zu reduzieren oder den Fertigungsprozess zu stabilisieren. Funktionsintegration: Mehrere Bauteilfunktionen (z. B. Gehäuse + Kanalführung + Montagevorrichtung) werden in einem einzigen Druckobjekt kombiniert.
- Bauteilorientierung & Schichtaufbau: Konstruktionen berücksichtigen Druckrichtung, Schichthöhe, Überhänge und Anisotropie, um Qualität und Stabilität zu maximieren.
- Montageoptimierung: Einzelteile werden so entworfen, dass sie sich entweder druckfertig zusammensetzen lassen oder überhaupt keine Montage benötigen.
Herausforderungen
- Hohe Komplexität im Designprozess
- Erforderliche Kenntnisse über Materialien, Druckverfahren und Nachbearbeitung
- Einschränkungen durch Bauvolumen, Toleranzen und Oberflächenqualität
- Fehlende Standardisierung bei Materialdaten und Simulationsmodellen
