Additive und subtraktive Fertigung: Unterschiede, Stärken, Kombination
Additive und subtraktive Fertigung sind zwei gegensätzliche Prinzipien, ein Bauteil zu formen. Additiv entsteht es, indem Material Schicht für Schicht hinzugefügt wird – wie beim 3D-Druck. Subtraktiv wird Material von einem Rohteil abgetragen, etwa durch Fräsen, Drehen oder Bohren, bis die gewünschte Form übrig bleibt.
Was unterscheidet additive und subtraktive Fertigung?
Additive und subtraktive Fertigung unterscheiden sich darin, wie die Form entsteht. Bei der additiven Fertigung wird ein Bauteil aus einem Ausgangsmaterial wie Draht, Pulver oder Flüssigkeit Schicht für Schicht aufgebaut. Das bekannteste Beispiel ist der 3D-Druck.
Bei der subtraktiven Fertigung beginnt man mit einem Rohteil, etwa einem Block oder einer Stange, und entfernt so lange Material, bis die gewünschte Kontur übrig bleibt. Typische Verfahren sind Fräsen, Drehen, Bohren, Schleifen und Erodieren.
Daneben gibt es eine dritte Gruppe: formgebende Verfahren wie Gießen, Spritzgießen oder Schmieden. Sie bringen das Material mit einer Form oder einem Werkzeug in Gestalt. Bei Einzelteilen und kleinen Stückzahlen stehen sich aber meist additive und subtraktive Verfahren gegenüber.
Additiv und subtraktiv im Vergleich
| Kriterium | Additive Fertigung | Subtraktive Fertigung |
|---|---|---|
| Ausgangsmaterial | Filament, Pulver, Draht oder Harz | Block, Stange oder Platte |
| Werkzeug | Kein bauteilspezifisches Werkzeug | Fräser, Bohrer, Drehmeißel und eine Spannvorrichtung |
| Geometrie | Innenkanäle, Hinterschnitte und Gitter möglich | Begrenzt durch die Zugänglichkeit für das Werkzeug |
| Materialausnutzung | Wenig Abfall, dafür eventuell Stützstrukturen | Späne, je nach Teil ein großer Anteil des Rohteils |
| Genauigkeit und Oberfläche | Schichtlinien, gröbere Toleranzen | Sehr genau, glatte Funktionsflächen |
| Werkstoffe | Auswahl je Verfahren begrenzt | Nahezu alle zerspanbaren Werkstoffe |
Allgemeine Einordnung. Im Einzelfall entscheiden Geometrie, Werkstoff und Stückzahl.
Besonders deutlich wird der Unterschied bei filigranen Teilen aus teuren Werkstoffen: Wird ein solches Teil aus dem Vollen gefräst, endet ein großer Teil des Rohblocks als Späne. Additive Verfahren setzen dagegen fast nur das Material ein, das später im Bauteil steckt – dazu kommen Stützen und bei Pulververfahren nicht verschmolzenes Pulver, das sich nach dem Sieben zum Teil wiederverwenden lässt (Pulverrecycling). Umgekehrt erreicht die Zerspanung Toleranzen und Oberflächen, die ein gedrucktes Teil oft erst nach Nacharbeit hat.
Wann ist welches Prinzip sinnvoll?
Additiv, wenn …
- die Geometrie komplex ist, etwa mit innenliegenden Kanälen
- ein Einzelstück oder Prototyp schnell gebraucht wird
- Gewicht gespart werden soll, zum Beispiel durch Topologieoptimierung
- mehrere Teile zu einem zusammengefasst werden sollen
Subtraktiv, wenn …
- enge Toleranzen und Passungen gefordert sind
- Funktionsflächen sehr glatt sein müssen
- das Teil einfach und prismatisch aufgebaut ist
- ein bestimmter Werkstoff als Halbzeug vorgegeben ist
Die Grenze verschiebt sich von Teil zu Teil. Worauf es bei der Kostenfrage ankommt, zeigt der Artikel Fräsen vs. 3D-Druck.
Beides kombiniert: hybride Fertigung
In der Praxis ergänzen sich beide Prinzipien oft. Ein Bauteil wird additiv nahe an der Endkontur aufgebaut und anschließend an den Funktionsflächen spanend bearbeitet. Dafür plant man in der Konstruktion eine Bearbeitungszugabe ein. Diese Verbindung heißt hybride Fertigung.
Ein Beispiel ist das Makro-SLM unseres Forschungs- und Fertigungspartners: Großvolumige Metallteile entstehen im Pulverbett endkonturnah, die Funktionsflächen werden danach überfräst. So wird das Verfahren zur Alternative zu Metallguss und Fräsen aus dem Vollen. Auch im FDM-Druck kommt die Kombination vor: Bohrungen fallen dort tendenziell etwas kleiner aus und werden für enge Passungen nach Absprache aufgebohrt.
Der 3D-Druck ist deshalb selten ein vollständiger Ersatz für die Zerspanung, sondern oft eine Ergänzung. Welche Wege wir anbieten, sehen Sie unter 3D-Druck-Dienstleistung: Kunststoffteile im FDM-Druck aus eigener Fertigung und Metallteile über unseren Partner.
Häufige Fragen zu additiver und subtraktiver Fertigung
Ist 3D-Druck immer additive Fertigung?
Ja. 3D-Druck ist der gebräuchliche Name für die additive Fertigung, bei der ein Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut wird. Die Norm DIN EN ISO/ASTM 52900 verwendet den Begriff additive Fertigung.
Was ist günstiger: Fräsen oder 3D-Druck?
Pauschal lässt sich das nicht sagen. Einfache Teile aus einem Halbzeug sind oft schnell gefräst. Komplexe Teile, die beim Fräsen viele Aufspannungen bräuchten, sowie Einzelstücke aus Kunststoff sind im 3D-Druck häufig wirtschaftlicher.
Ist additive Fertigung nachhaltiger als subtraktive Fertigung?
Additive Fertigung spart vor allem Material, weil kaum Späne anfallen. Ob ein Teil insgesamt umweltfreundlicher entsteht, hängt aber auch von Energiebedarf, Stützstrukturen, Fehldrucken und Lebensdauer ab. Mehr dazu unter Nachhaltigkeit im 3D-Druck.
Gehört Spritzguss zur subtraktiven Fertigung?
Nein. Spritzguss ist ein formgebendes Verfahren: Geschmolzener Kunststoff wird in ein Werkzeug gespritzt und nimmt dessen Form an. Für große Stückzahlen ist Spritzguss meist günstiger als 3D-Druck, erfordert aber ein teures Werkzeug (Spritzguss vs. 3D-Druck).
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