Die Funktionsintegration im 3D-Druck beschreibt die gezielte Vereinigung mehrerer Funktionen innerhalb eines einzigen additiv gefertigten Bauteils, ohne zusätzliche Montage oder separate Komponenten. Diese Design- und Fertigungsstrategie nutzt die geometrischen Freiheitsgrade der additiven Fertigung, um Komponenten mit erweiterten oder kombinierten Eigenschaften herzustellen, die mit konventionellen Verfahren nur schwer oder gar nicht realisierbar wären.
Zielsetzung
- Reduktion von Baugruppen und Montageschritten
- Einsparung von Gewicht durch kombiniertes Struktur- und Funktionsdesign
- Optimierung der Bauraumnutzung
- Verbesserung der Systemzuverlässigkeit durch weniger Schnittstellen und Verbindungen
- Werkzeugloses Rüsten
- Individualisierung von Bauteilen für spezifische Anwendungen
Beispiele
- Konturnahe Kühlkanäle in Spritzgusswerkzeugen
- Feder- und Dämpfungsmechanismen ohne separate Baugruppe
- Verstärkungsrippen, Dämpfungselemente oder Gitterstrukturen in Leichtbauteilen
- Fluidiksysteme mit integrierten Kanälen und Ventilen
- Scharniere, Schnappverbindungen oder bewegliche Gelenke, die in einem Druckvorgang
- Beschriftungen wie Hinweise, Bauteilnummern oder Anleitungen
Vorteile
- Erhöhte Funktionsdichte bei gleichzeitig geringerem Volumen
- Reduktion von Gewicht, Komplexität und Kosten
- Verbesserte Performance durch optimierte Lastpfade und Materialeinsatz
- Neue Designmöglichkeiten, die über konventionelle Fertigung hinausgehen
- Kürzere Lieferketten durch Wegfall von Montage und Lagerhaltung
Herausforderungen
- Design-Komplexität und Bedarf an neuen Konstruktionsmethoden
- Qualitätssicherung und Normierung funktionsintegrierter Komponenten
- Kostenintensität bei Kleinserien und Prototypenfertigung
