Noch vor einigen Jahren glaubten erste Zweifler bereits, den 3D-Drucker gemeinsam mit Mini-Discs und tragbaren DVD-Playern in der Versenkung verschwinden zu sehen, drängten doch künstliche Intelligenz, Augmented Reality und andere Technologie-Trends die additive Fertigung zunächst in den Hintergrund. Jetzt, wo der 3D-Druck wieder vermehrt in aller Munde ist wird klar: er war nie weg.
Wie die Technologie mittlerweile eingesetzt wird und warum vor allem Start-Up-Unternehmen den Schritt ins Additive Manufacturing wagen sollten:
„Die Produkte kommen zügiger auf den Markt”
Schon jetzt ersetzt oder ergänzt der dreidimensionale Druck immer häufiger herkömmliche Prozesse – in der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder der Raum- und Luftfahrt wird bereits seit einigen Jahren auf die Technik gesetzt. Der größte Vorteil der additiven Fertigung ist dabei vor allem die enorme Zeitersparnis. Tobias King, Direktor des 3D-Drucksysteme-Herstellers voxeljet aus Friedberg erklärt: „Gerade in der Automobilindustrie läuft die gesamte Entwicklung werkzeuglos und dadurch deutlich schneller ab, die Produkte kommen zügiger auf den Markt“.
Formsätze, beispielsweise für Turbolader, werden innerhalb von nur einer Woche gedruckt, getestet und gegebenenfalls am Computer modifiziert. Ein entsprechendes Programm berechnet die benötigten Ebenen, der Drucker baut sie zügig Schicht für Schicht auf. Das Material wird anschließend nur dort verbunden, wo es eingesetzt wird.
Hand in Hand mit konventioneller Fertigung
Ingenieuren, Entwicklern oder auch Architekten bietet sich dadurch eine völlig neue Vielfalt an geometrischen Formen. Gerade kleinere Stückzahlen oder Einzelteile – beispielsweise etwa für Prototypen – lassen sich so kostengünstig produzieren, validieren und anschließend in die Serienproduktion überführen.
Die additive Fertigung geht häufig Hand in Hand mit konventionellen Techniken: „Für uns bietet die Methode der additiven Fertigung interessante Perspektiven, insbesondere bei der Ergänzung unserer Fertigungsverfahren“, meint Cesare Troglio, Leiter des Bereichs Technik und Innovation im Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG). Gießereien nutzen das 3D-Druck-Verfahren oft zur Herstellung von Formen oder von Modellen und Werkzeugeinsätzen, wobei die additive Fertigung mit den bewährten Gießverfahren kombiniert wird.
Neue Chancen dank Elektromobilität
Besonders die Leichtbauweise der Automobilindustrie sowie die Elektromobilität bringen neue Chancen – und Herausforderungen – für Additives Manufacturing mit sich. Eine vom Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG) initiierte Studie fand heraus, dass durch die neuen Antriebskonzepte zwar einige Motorkomponenten für die Gießerei-Unternehmen wegfallen werden, die Gussproduktion für Elektro- und Hybrid-Antriebe jedoch insgesamt zunehmen wird.
Denn gerade bei Elektromobilen spielt das Thermomanagement der Batterie und des Motors eine große Rolle. Die dafür benötigten Temperierkanäle kommen aus der Gießerei. „Dafür sind komplexe Hohlräume notwendig, die sich durch Umformen oder Schweißen nicht herstellen lassen“, meint Troglio. Doch dank der additiven Fertigung bestehe das Potenzial zur optimalen Gestaltung der neuen Komponenten.
Fertigungsexperte Franz-Josef Wöstmann vom Fraunhofer Institut IFAM in Bremen weist jedoch darauf hin, dass 3D-Druck kein Allheilmittel darstelle: „Additive Fertigung ist Ergänzung, nicht Substitution.“. Denn dazu seien die Kosten für additiv gefertigte Bauteile vorerst noch zu hoch. Oft geraten 3D-Drucker spätestens da an ihre Grenzen, wo durch konventionelle Fertigungsverfahren hohe Stückzahlen wirtschaftlich produziert werden können. Und auch an entsprechenden Fachkräften fehle es noch.
Spielwiese für Gründer oder junge Unternehmen
Doch nicht nur im Bereich der Konstruktion, sondern auch in Sachen Software und Simulation oder Engineering-Dienstleistungen eröffnen sich durch 3D-Druck neue Möglichkeiten. Start-Ups im Bereich der additiven Fertigung können Hersteller dabei unterstützen, ihre Verfahren weiterzuentwickeln und zu automatisieren. Alternativ besteht die Möglichkeit, sich mit einem Materialhersteller zusammen zu schließen und ein völlig neues Produkt zu entwickeln.
Darauf konzentriert sich auch das sogenannte Rapid Prototyping (RP). Der „schnelle Modellbau“ ermöglicht es Neuunternehmern, innerhalb kürzester Zeit physische Modelle zu fertigen. Rapid Prototyping durch 3D-Druck wird in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt, um den Entwicklungsprozess des Produkts zu beschleunigen, vorläufige Ergebnisse zu testen oder erste Ideen zu visualisieren. Auch für den Übergang in die Serienfertigung bietet Rapid Prototyping mehr Sicherheit (weitere Informationen diesbezüglich sind zu finden auf www.fkm.net).
Vorteile von Rapid Prototyping:
- Schnelle Fertigung
- Effektive Präsentation von Ideen
- Mehr Flexibilität und schnellere Anpassbarkeit
- Kosten- und Zeitersparnis in der Produktentwicklung
- Sofortiges funktionelles Testen der Funktionen
- Schnelleres Verarbeiten und Umsetzen von Verbesserungen
- Verkürzung der Produktentwicklungs- und Markteinführungszeit
