Mit Hochdruck in die Zukunft

Oliver Züchner Journalist in Hannover

Additive Fertigungsmethoden entwickeln sich mit solcher Vehemenz, dass Fachleute bereits die globalisierte Produktionsindustrie vor einem tiefgreifenden Umbruch sehen – mit entsprechenden Auswirkungen auf alle Beteiligten der Wertschöpfungskette. Sicher sind Druckverfahren noch auf kleine und kleinste Losgrößen beschränkt, für die werkzeuglose, datengetriebene Herstellungsverfahren besonders geeignet sind.

Doch die rasanten technologischen Fortschritte legen Konsequenzen auch für die klassische industrielle Massenproduktion nahe. Tatsächlich kann sich die Logistikbranche auf einiges gefasst machen, wenn ihre Kunden statt Halbzeugen und Endprodukten künftig Daten rund um den Globus auf die Reise schicken. Noch aber ist es nicht soweit. Und so beschränken sich Logistikunternehmen wie UPS und TNT Express auf Pilotversuche, um die Möglichkeiten additiver Fertigung für das Ersatzteilgeschäft auszuloten.

In anderen Bereichen ist 3D-Druck schon länger im Einsatz: etwa in der industriellen Fertigung von Prototypen, Modellen, Werkzeugen und Endprodukten. Zu den Unternehmen, die bestehende Technologien kontinuierlich weiterentwickeln, gehört Stratasys: Das in Deutschland von Alphacam vertretene Unternehmen bietet 3D-Drucksysteme für Werkzeuge, Vorrichtungen, Endprodukte und Serienbauteile an. Mit dem Einsatz thermoplastischer Kunststoffe hat es eine Alternative zu klassischen Fertigungsmethoden wie Spritzguss und spanender Bearbeitung geschaffen. Auf der Hannover Messe zeigt Alphacam dazu passende 3D-Drucker und -Produktionssysteme (Halle 7, Stand A27).

Auch in der Gießereiindustrie ergänzen additive Verfahren den „Werkzeugkasten“ des Ingenieurs, hier den klassischen Formenbau. Sie ermöglichen, Prototypen und Kleinserien werkzeuglos in einem Stück zu fertigen und die Produktionszeiten um bis zu 75 % zu verkürzen. „Die konventionelle Fertigung komplexer Form- und Kernkästen kann Wochen dauern“, sagt Hubert Stärker, Vertriebs- und Marketingleiter von Voxeljet.

Das Unternehmen stellt 3D-Drucksysteme her, mit denen Formen und Modelle für den Metallguss entstehen. Die Optimierung der Fertigung kann mit konstruktiven Verbesserungen des Endproduktes und der Logistik einhergehen: Da gedruckte Formen auch sehr komplexe Geometrien abbilden, lassen sich mehrere Formbauteile durch ein einziges ersetzen. „Dabei können wir auch die Eigenschaften der später zu gießenden Bauteile beeinflussen, indem wir sie leichter oder belastbarer machen“, erklärt Stärker. Einige Kunden kaufen die Drucker nicht selbst, sondern nutzen die Druckzentren des Unternehmens, um ihre Logistik zu vereinfachen.

Auf der Hannover Messe in Halle 7, Stand B28, zeigt Voxeljet das Drucksystem VX1000, das Sandformen und Kunststoffmodelle per chemischem Schichtbauverfahren erstellt – darunter Zweitaktmotoren für Kettensägen. Im Bauraum der VX1000 konnten innerhalb von 23 Stunden 780 dieser Motoren in einem Durchgang entstehen. Im Anschluss wurden die Modelle im Feingussverfahren gegossen.

So erschließen die Ingenieure dem 3D-Druck Schritt für Schritt neue Anwendungsmöglichkeiten. Das zeigt sich bei Local Motors. Der kleine US-Hersteller will 2017 das weltweit erste Auto produzieren, das in wesentlichen Teilen additiv gefertigt wird. 75 % der Teile des Strandbuggy LM3D Swim sollen mit Kunststoff oder Kohlefaser gedruckt werden. Die Absatzchancen des Strandflitzers dürften gering sein, die Ausstrahlung auf andere Branchen hingegen groß. Das zeigt der Einstieg des Flugzeugherstellers Airbus, der sich über seinen 150 Mio. Dollar schweren Fonds Airbus Ventures an dem Hersteller beteiligt hat. Bei Local Motors will der Konzern lernen, wie man 3D-Druck stärker nutzen kann.

Zwar hat die additive Fertigung mit Kunststoff und Metallpulver bereits Einzug in den Flugzeugbau gehalten, um Kosten und Gewicht bestimmter Komponenten zu senken. Die Entwicklung steht aber noch am Anfang. Daher war es eine Nachricht, als das Airbus-Tochterunternehmen Premium Aerotec unlängst eine erste eigene Produktionshalle für den 3D-Druck von Flugzeugbauteilen aus Titan eröffnet hat. Damit startete der Luftfahrtzulieferer die industrielle Serienfertigung von Bauteilen in additiver Fertigung. Herstellen wird das Unternehmen zunächst komplex geformte Bauteile – doppelwandige Rohrkrümmer aus Titan für das Treibstoffsystem des Militärtransporters A400M. Im nächsten Schritt sollen weitere Bauteile gedruckt werden, um Zeit, Kosten und Gewicht zu sparen. Airbus zeigt: Die Fortschritte beim 3D-Druck hängen nicht nur von Verbesserungen bei den Ausgangsstoffen und Hochleistungsdruckern ab. Auch die Digitalisierung der Prozesse ist ein wichtiger Faktor, den die Hannover Messe thematisiert.

Dort zeigt Arburg (Halle 7, Stand A28) eine praktische Umsetzung der smarten Fabrik am Beispiel einer durchgehend vernetzten und automatisierten Fertigungslinie für individualisierte Büroscheren. Dabei werden eine Spritzgießmaschine und ein System zur additiven Fertigung mit einem Sieben-Achs-Roboter verkettet, Prozessdaten von einem Leitrechnersystem erfasst und in der Cloud archiviert. Über ein mobiles Endgerät können die Besucher die Daten für jedes Teil abrufen, aber auch ihre Wünsche direkt in die Produktionskette einfließen lassen. So wird Industrie 4.0 lebendig.