PlastXnow erklärt Additive Fertigung: Verfahren, Vorteile & Anwendungen

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Die additive Fertigung bezeichnet Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um dreidimensionale Produkte und Bauteile zu fertigen. Kunststoffe spielen von Anfang an eine zentrale Rolle.

In der Kunststoffverarbeitung haben die additiven Fertigungsverfahren ihren Ursprung. Bereits 1984 entwickelte der US-Amerikaner Chuck Hull die Stereolithografie (SLA). In den 1990er-Jahren wurden weitere Verfahren wie Fused Deposition Modeling (FDM) und Selektives Lasersintern (SLS) entwickelt. Zunächst wurden diese Technologien hauptsächlich für die schnelle Herstellung von Prototypen in der Industrie eingesetzt.

Seit den 2000er-Jahren haben sinkende Kosten, der Ablauf wichtiger Patente und technische Weiterentwicklungen dazu geführt, dass 3D-Drucker auch für kleine Unternehmen, Bildungseinrichtungen und Privatpersonen erschwinglich wurden. Gleichzeitig erweiterten sich die verfügbaren Materialien und Einsatzgebiete. 

Wie funktioniert die additive Fertigung mit Kunststoff?

Die additive Fertigung mit Kunststoff ist ein Herstellungsverfahren, bei dem Bauteile Schicht für Schicht aus Kunststoff aufgebaut werden. Sie wird auch als 3D-Druck bezeichnet. Das Bauteil entsteht direkt aus einem digitalen 3D-Modell, ohne dass spezielle Werkzeuge oder Formen benötigt werden. 

Je nach Verfahren werden Filamente, Pulver oder flüssige Kunststoffe verwendet. Die additive Fertigung eignet sich besonders für Prototypen, Einzelstücke und komplexe Geometrien, die mit herkömmlichen Verfahren nur schwer herzustellen sind. Außerdem ermöglicht sie eine schnelle und materialeffiziente Produktion.

Die wichtigsten Verfahren im Überblick

Die wichtigsten Verfahren der additiven Fertigung mit Kunststoff sind:

• Fused Deposition Modeling (FDM): Ein Filament, in der Regel aus einem thermoplastischen Kunststoff, wird erhitzt und durch eine Düse Schicht für Schicht aufgetragen. Dieses Verfahren ist kostengünstig und weitverbreitet.
• Laser-Stereolithografie (SLA): Ein flüssiges Kunstharz wird mit einem UV-Laser oder einem Lichtprojektor schichtweise ausgehärtet. Dadurch entstehen Bauteile mit einer sehr hohen Oberflächenqualität und Genauigkeit. Es ist das älteste 3D-Druckverfahren.
• Selektives Lasersintern (SLS): Ein Laser verschmilzt Kunststoffpulver schichtweise zu einem festen Bauteil. Es werden keine zusätzlichen Stützstrukturen benötigt, da das umliegende Pulver das Bauteil stützt.
• Multi Jet Fusion (MJF): Auf ein Kunststoffpulverbett werden flüssige Mittel aufgetragen und anschließend mit Wärme verschmolzen. Das Verfahren ermöglicht eine hohe Produktionsgeschwindigkeit sowie stabile und präzise Bauteile.

Die Verfahren unterscheiden sich hinsichtlich Material, Genauigkeit, Oberflächenqualität, Kosten und Einsatzgebiet.

AdditivX | 22. September 2026

Additive Fertigung als Werkzeug für Supply Chain, Produktion und Service

Die Tagung soll zeigen, wie Kunststoff- und auch Metall-3D-Druck als strategisches Werkzeug für Ersatzteile eingesetzt werden kann – unabhängig von der Branche. Im Mittelpunkt stehen Materialien, Prozesse, Wirtschaftlichkeit und Integration in bestehende Produktions- und Instandhaltungsstrukturen auch aus weiteren Bereichen der additiven Fertigung.

Schwerpunkte der Veranstaltung:

• Additive Transformation @ Daimler Truck & Buses (Keynote)

• Welche material- und prozesstechnischen Anforderungen muss ein Hochleistungswerkstoff in der additiven Fertigung erfüllen?

• Digitales Ersatzteillager: Fiktion oder Realität?

• Führung durch das SKZ Technikum

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Welche Kunststoffe eignen sich für die additive Fertigung?

Kunststoffe gehörten zu einer der ersten Materialgruppen, die mittels additiver Verfahren verarbeitet wurden. Sie stellen nach wie vor den größten Anteil innerhalb der 3D-Materialen dar. Welcher Werkstoff für die additive Fertigung zum Einsatz kommt, ist abhängig vom jeweiligen Druckverfahren und den Anforderungen an das Bauteil.

Häufig verwendete Kunststoffe sind Polylactid (PLA). Der Biokunststoff lässt sich leicht verarbeiten und wird vor allem für Prototypen verwendet. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist schlagzäh und wärmebeständiger als PLA und eignet sich für technische Bauteile. Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG) kombiniert eine hohe Festigkeit mit guter Chemikalienbeständigkeit und ist einfach zu drucken.

Für anspruchsvollere Anwendungen kommen Polyamide (PA, Nylon), Polycarbonat (PC) und TPU (Thermoplastisches Polyurethan) zum Einsatz. Polyamide zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Verschleißbeständigkeit aus, Polycarbonat ist besonders hitzebeständig und belastbar, während TPU flexibel und elastisch ist.

Bei Harzdruckverfahren (zum Beispiel SLA) werden Photopolymerharze verwendet, die je nach Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Flexibilität oder Temperaturbeständigkeit besitzen.

Obwohl in der Entwicklung und Herstellung neuer Produkte dringend Hochleistungskunststoffe benötigt werden, sind für die additive Fertigung nur ein paar wenige verfügbar. Dazu gehören Polyphenylsulfon (PPSU) und Polyetheretherketon (PEEK). Letzter ist vor allem auf für die Medizin von Interesse. PEEK ist biokompatibel und kann sterilisiert werden. 

Werkstoffe

7 neue Kunststoff-Materialien für den 3D-Druck

Additive Fertigung versus Spritgießen

Der wesentliche Unterschied zwischen der additiven Fertigung und dem Spritzgießen liegt in der Art der Herstellung. Bei der additiven Fertigung wird ein Bauteil Schicht für Schicht direkt aus einem digitalen 3D-Modell aufgebaut. Beim Spritzgießen wird geschmolzener Kunststoff unter hohem Druck in eine Form (Werkzeug) eingespritzt und dort ausgehärtet.

Vorteile additive Fertigung

Die additive Fertigung benötigt keine teuren Werkzeuge und eignet sich daher besonders für Prototypen (Rapid Prototyping), Einzelstücke und kleine Serien. Außerdem können sehr komplexe Geometrien hergestellt werden, die mit anderen Verfahren nur schwer realisierbar sind.

Vorteile Spritzgießen

Das Spritzgießen erfordert die Herstellung eines Werkzeugs, wodurch hohe Anfangskosten entstehen. Dafür ist das Verfahren bei großen Stückzahlen deutlich schneller und kostengünstiger pro Bauteil. Zudem erreichen spritzgegossene Bauteile oft eine höhere Maßgenauigkeit, bessere Oberflächenqualität und gleichbleibende Eigenschaften.

Branchen & Anwendungen

Der 3D-Druck mit Kunststoff wird in vielen Branchen eingesetzt, da sie eine flexible und wirtschaftliche Herstellung von Bauteilen ermöglicht. Sie eignet sich besonders für Prototypen, Einzelanfertigungen, Kleinserien sowie Bauteile mit komplexen Geometrien oder individuellen Anforderungen.

In der Automobilindustrie wird sie für Prototypen, Funktionsbauteile, Werkzeuge und Kleinserien verwendet. In der Luft- und Raumfahrt kommen leichte und komplexe Bauteile zum Einsatz, um Gewicht zu sparen und die Leistung zu verbessern. In der Medizintechnik werden individuelle Prothesen, Orthesen, Implantate sowie medizinische Hilfsmittel hergestellt.

Auch im Maschinenbau wird die additive Fertigung für Ersatzteile, Vorrichtungen und Funktionsprototypen genutzt. In der Konsumgüterindustrie entstehen individuell gestaltete Produkte, Gehäuse oder Designmodelle. Darüber hinaus wird das Verfahren im Architektur- und Modellbau zur Herstellung von Anschauungsmodellen sowie im Bildungs- und Forschungsbereich für Schulungs- und Entwicklungszwecke eingesetzt.

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Nachhaltigkeit & Kreislaufwirtschaft

Die additive Fertigung mit Kunststoff gilt in vielen Bereichen als nachhaltiger als herkömmliche Fertigungsverfahren. Sie ist jedoch nicht in jeder Anwendung die umweltfreundlichste Lösung.

Ein Vorteil ist der geringe Materialverbrauch, da nur das Material verwendet wird, das tatsächlich für das Bauteil benötigt wird. Dadurch entsteht weniger Abfall als bei spanenden Verfahren, bei denen Material entfernt wird. Außerdem lassen sich Kunststoff-Bauteile bedarfsgerecht drucken – direkt am Einsatzort. Das reduziert Kosten sowie Aufwand für Transport und Lagerung.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, leichte und optimierte Bauteile herzustellen. Dadurch kann beispielsweise in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie Gewicht eingespart und der Energieverbrauch während der Nutzung verringert werden. Einige Druckmaterialien bestehen zudem aus recycelten oder biologisch abbaubaren Kunststoffen.

Nachteilig sind der teilweise hohe Energieverbrauch einiger Druckverfahren sowie die begrenzte Recyclingfähigkeit bestimmter Kunststoffe und Harze. Zudem ist die additive Fertigung bei großen Stückzahlen häufig weniger effizient als das Spritzgießen.

FDM vs. SLS vs. SLA – 3D-Verfahren im Vergleich

Die meisten Unternehmen, die in 3D-Druck investiert haben, verwenden mehr als eine Art von 3D-Technologie. Jedes Verfahren hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Deshalb erzielt man den optimalen Workflow in der Regel, indem man jede Technologie als ein Werkzeug für bestimmte Szenarien betrachtet. Unternehmen, die eine Technologie für ihre spezifischen Anforderungen auswählen möchten, sollten dabei mehrere Faktoren berücksichtigen.

Quelle: www.allconsultingfirms.com

Fazit & Ausblick

Die industrielle additive Fertigung mit Kunststoff hat sich zu einer wichtigen Technologie in der modernen Produktion entwickelt. Sie ermöglicht die schnelle und flexible Herstellung von Prototypen, Einzelteilen und Kleinserien ohne den Einsatz kostenintensiver Werkzeuge. Besonders ihre Fähigkeit, komplexe Geometrien und individuelle Bauteile herzustellen, bietet große Vorteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren. 

In Zukunft wird die additive Fertigung mit Kunststoff weiter an Bedeutung gewinnen. Fortschritte bei Druckgeschwindigkeit, Materialvielfalt und Prozessautomatisierung werden die Einsatzmöglichkeiten erweitern. Zudem wird die Integration in digitale Produktionssysteme und Industrie-4.0-Konzepte die Fertigung effizienter und stärker individualisiert machen. 

Langfristig könnten die Verfahren nicht nur für Prototypen, sondern zunehmend auch für die wirtschaftliche Serienfertigung komplexer Kunststoffbauteile eingesetzt werden. Gleichzeitig wird die Nachhaltigkeit eine immer größere Rolle spielen, sodass ressourcenschonende Prozesse und kreislauffähige Materialien weiterentwickelt werden müssen.