Sollen wir 3D-Drucken
oder additiv fertigen?

27. Mai 2021 | Lesedauer: 6 min

Seit den Anfängen der Branche, in der wir arbeiten, hat sich die Terminologie für unsere Arbeit parallel zur Technologie selbst entwickelt. Wie in vielen Branchen wurde die Terminologie zunächst von den Pionierunternehmen und Innovatoren der Branche definiert, dann von Nutzern, Medien und anderen Beeinflussern geprägt, bevor sie nach und nach standardisiert wurde.

Geschichte des 3D-Drucks. Namen für neue Technologien

Derzeit gibt es zwei dominierende Begriffe für unsere Branche und Technologieklasse: den offiziellen Standard Additive Manufacturing und den De-facto-Standard 3D Printing. Werfen wir einen Blick darauf, woher diese Begriffe stammen und was sie bedeuten.

Es besteht ein Bedarf an Bezeichnungen für die einzelnen Technologien und für das, wofür sie eingesetzt werden. Letzteres wird häufig synonym für die jeweilige Branche verwendet, d. h. für die Anbieter und Nutzer dieser Technologien im Allgemeinen. Unsere Branche begann mit mehreren verschiedenen Technologien, die innerhalb weniger Jahre in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren kommerziell eingeführt wurden. Jede dieser Technologien wurde von dem Unternehmen benannt, das sie auf den Markt brachte, oder in einigen Fällen von dem Lizenzgeber der Technologie. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige der wichtigsten frühen Technologien:

Es ist interessant, dass die meisten dieser Namen und Abkürzungen 30 Jahre später immer noch in ähnlicher Weise verwendet werden, während einer von ihnen zu einer allgemeineren Verwendung übergegangen ist. Die Technologie des 3D-Drucks wurde ursprünglich vom Team um Emanuel Sachs am Massachusetts Institute of Technology entwickelt und in der Patentanmeldung von 1989 wie folgt beschrieben:

Dreidimensionale Drucktechniken - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Aufbringen einer ersten Schicht eines fließfähigen porösen Materials, wie z.B. eines Pulvers, in einem begrenzten Bereich und anschließendes Aufbringen eines Bindematerials auf ausgewählte Bereiche der Schicht aus Pulvermaterial, um eine Schicht aus gebundenem Pulvermaterial in den ausgewählten Bereichen zu erzeugen...

3D Systems bewarb seine Technologie zunächst als "Rapid Prototyping", und da es sich um die erste kommerzielle Nutzung handelte, wurde der Begriff bald allgemein verwendet. So hieß die erste wichtige Fachzeitschrift "Rapid Prototyping Report", und die ersten von der University of Dayton organisierten Konferenzen wurden "International Conference on Rapid Prototyping" genannt. Schnell wurde erkannt, dass die Technologie für weit mehr als nur das Prototyping geeignet war, so dass die Begriffe Rapid Tooling und Rapid Manufacturing häufig hinzugefügt wurden. Viele Jahre lang hieß die große jährliche Konferenz und Fachmesse, die von SME organisiert wurde, einfach "RAPID". Doch von Anfang an wurden auch alternative Begriffe verwendet.

Die University of Texas verwendete für ihre Veröffentlichungen und Konferenzen den Begriff Solid Freeform Fabrication (SFF), und der Autor Marshall Burns betitelte sein 1993 erschienenes Buch "Automated Fabrication" und versuchte, die Begriffe "fabricator" für die Maschinen und "fabber" für die Anwender zu etablieren. Der Firmenname DTM wurde von "Desktop Manufacturing" abgeleitet, während andere Begriffe wie Solid Imaging, Layer Manufacturing und Additive Manufacturing verwendet wurden. 

Additive Fertigung, 3D-Druck: Bedarf an Standardisierung

Mit der Entwicklung der Branche entstand ein zunehmender Bedarf an Standardisierung. Einerseits, um Missverständnisse zu vermeiden, da einige Begriffe (wie 3D-Druck) für unterschiedliche Dinge verwendet wurden. Aber auch, um generische Begriffe für die Technologien festzulegen, deren populäre Namen in vielen Fällen markenrechtlich geschützt waren. Die ersten Normungsaktivitäten wurden vom VDI in Deutschland koordiniert, und es ist kein Zufall, dass die erste Veröffentlichung zu diesen Technologien auch eine Terminologie enthielt: Die deutsch/englische Ausgabe der VDI3404 aus dem Jahr 2009 (die auf einem rein deutschen Entwurf aus dem Jahr 2007 basierte) trug den Titel "Additive Fertigung - Rapid-Technologien (Rapid Prototyping)".

Darin heißt es: Additive Fabrikation / Rapid-Technologien ... werden zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Produktionsteilen eingesetzt. Während ihrer etwas turbulenten Entwicklung haben sich verschiedene Begriffe und Definitionen herausgebildet, die häufig zweideutig und verwirrend sind". Die definierten Technologiebezeichnungen basierten auf den allgemein verwendeten Begriffen, wobei proprietäre Namen und Abkürzungen vermieden wurden, z. B. wurde Fused Layer Modelling/Manufacturing (FLL) anstelle von FDM verwendet. 3D-Druck (3DP) wurde definiert als eine "additive Technik, bei der ein Klebstoff Punkt für Punkt auf ein Pulverbett aufgetragen wird, so dass das Pulver an der Stelle, an der der Klebstoff aufgetragen wird, eine Verbindung eingeht.

Die Normungsbemühungen wurden schnell internationaler, und schon bald etablierte sich "Additive Manufacturing (AM)" als offizielle Branchenbezeichnung. So richtete ASTM International beispielsweise einen Ausschuss F42 Additive Manufacturing Technologies ein, der die ASTM F2792 "Standardterminologie für additive Fertigungstechnologien" veröffentlichte. Diese Norm enthält sowohl proprietäre als auch allgemeine Begriffe. In Bezug auf den 3D-Druck bestätigte sie die "richtige" Verwendung als Technologiebezeichnung, während sie gleichzeitig die alternative populäre Verwendung anerkannte.

Durch eine Zusammenarbeit zwischen der ASTM F42 und dem ISO-Komitee TC261 Additive Fertigung wurde die ASTM F2792 später durch die internationale Norm ISO/ASTM 52900 "Additive Fertigung - Allgemeine Grundsätze - Terminologie" ersetzt. In dieser Norm werden ausschließlich allgemeine (nicht geschützte) Begriffe verwendet, so dass z. B. das Lasersintern unter "Pulverbettschmelzen" und die Stereolithografie unter "Bottich-Photopolymerisation" fällt. Die Definition des 3D-Drucks wurde jedoch beibehalten. Die Mitarbeiter von EOS waren aktiv an der Erstellung dieser Normen beteiligt und arbeiten auch weiterhin in den entsprechenden ASTM- und ISO-Ausschüssen mit, um die AM-Normen zu erhalten und zu erweitern.

Additive Fertigung: Eine reifende Industrie

Parallel zu den Normungsaktivitäten machten die Technologie und die Industrie in mindestens zwei verschiedenen Richtungen enorme Fortschritte. Einerseits gab es ein schnelles Wachstum von Unternehmen, die kostengünstige Maschinen für Haushalte und Hobbyanwender anboten. Obwohl die meisten dieser Geräte auf der Technologie der Materialextrusion (Fused Deposition Modeling) unter Verwendung von Filamenten basierten, wurden sie häufig als 3D-Drucker bezeichnet. Dieser Trend wurde von einem großen Hype in der Presse und von Unternehmensberatern begleitet, von denen viele vorhersagten, dass innerhalb weniger Jahre Millionen von Haushalten 3D-Drucker besitzen und Ersatzteile und Haushaltsgegenstände in 3D drucken würden.

Andererseits hatten industrielle Additive Manufacturing-Technologien wie das Laser-Sintern einen solchen Grad an Leistungsfähigkeit und Reife erreicht, dass sie sogar zur Herstellung hochkritischer und regulierter Produkte wie medizinischer Implantate und Flugkomponenten für die Luft- und Raumfahrt eingesetzt wurden. Verständlicherweise wollten die Hersteller und Anwender solcher Produkte vermeiden, mit Maschinen in Verbindung gebracht zu werden, die preislich und/oder von ihren Fähigkeiten her im unteren Bereich liegen", d. h. mit dem 3D-Druck (wie von ASTM/ISO beschrieben). Diese Situation stellte ein Dilemma für Unternehmen wie EOS dar, deren Zielkunden hauptsächlich im Bereich der hochwertigen Industrie angesiedelt waren, die aber riskierten, nicht wahrgenommen zu werden, wenn sie sich zu sehr vom 3D-Druck distanzierten.

EOS entschied sich daher, in seiner Kommunikation hauptsächlich den Begriff Additive Manufacturing zu verwenden, aber den Zusatz "Industrial 3D Printing" hinzuzufügen, um auch den allgemeinen Sprachgebrauch anzusprechen und sich gleichzeitig von Low-End-Technologien abzugrenzen.

Additive Fertigung, 3D-Druck: Entwicklung des Status quo

Die oben beschriebene Entwicklung der Terminologie lässt sich sehr gut anhand der State of the Industry Reports beobachten, die seit den 1990er Jahren jährlich von Wohlers Associates veröffentlicht werden. Als unabhängige Beobachtung sowohl der Anbieter als auch der Nutzer der Technologie spiegeln diese Berichte sehr gut den allgemeinen Terminologiegebrauch in jedem Jahr wider. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick darüber, wie sich die im Titel oder in der Einleitung der Berichte verwendeten Begriffe im Laufe der Jahre verändert haben:

Begriffe, die in den jährlichen "State of the Industry"-Berichten von Wohlers Associates verwendet werden

1996: Rapid Prototyping

1998: Rapid Prototyping & Werkzeugbau

2003: Rapid Prototyping, Werkzeugbau und Fertigung

2006: Rapid Prototyping und Fertigung

2007: Additive Fertigung, auch bekannt unter anderen Namen wie Rapid Prototyping

2009: Additive Fertigung (AM)

2021: 3D-Druck und additive Fertigung

Der Status quo ist wie folgt:

• Die Organisationen für die Entwicklung von Normen (ASTM/ISO usw.) behalten im Allgemeinen die Terminologie bei, die hauptsächlich von der Industrie und der Wissenschaft entwickelt wurde, d. h. Additive Manufacturing, wobei der 3D-Druck als allgemein verwendetes Synonym verwendet wird.
• Industrieorganisationen, zumindest im B2B-Bereich, nutzen AM in der Regel ebenfalls, zum Beispiel die Additive Manufacturing Users Group AMUG, die Additive Manufacturer Green Trade Association AMGTA, die Association for Metal Additive Manufacturing AMAM usw.
• Staatliche Organisationen wie America Makes und die EU neigen dazu, beide Begriffe zu verwenden, z. B. "America Makes ist der führende und kooperative Partner der Nation in der Forschung im Bereich der additiven Fertigung (AM) und des 3D-Drucks (3DP) ... wir innovieren und beschleunigen AM/3DP".
• Journalisten, Autoren, Berater usw. verwenden häufig den Begriff 3D-Druck, auch wenn sie sich auf industrielle Anwendungen beziehen, manchmal aber auch AM. Auf der Website von Wohlers Associates ist beispielsweise von "additiver Fertigung und 3D-Druck - Begriffe, die austauschbar verwendet werden" die Rede.
• Anbieter und Anwender der AM-Technologie, darunter auch EOS und viele unserer Kunden, neigen dazu, beide Begriffe synonym zu verwenden und in ihrer öffentlichen Kommunikation absichtlich beide einzubeziehen, um alle Arten von Lesern anzusprechen.

Es bleibt abzuwarten, wie sich die Terminologie und ihre Verwendung in Zukunft entwickeln werden, aber wir können sicher sein, dass die Technologie und ihre Anwendung weiter reifen und sich ausweiten werden.

Autor: Dr. Mike Shellabear