Auch wenn deutsche Ingenieure etwas nüchterner an das Thema herangehen, der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) beispielsweise sieht gute Chancen für innovative Geschäftsmodelle. Additive Verfahren sind schon länger als 3D-Druck oder auch als Rapid Prototyping bekannt. Die Weiterentwicklung des Verfahrens zum Rapid Manufacturing eröffnet jetzt neue Anwendungsgebiete.
Die Vorteile überzeugen branchenübergreifend: Airbus fertigt inzwischen mehrere Bauteile mit dem neuen Verfahren, unter anderem einen ganzen Ventilblock. Er bietet die gleiche Leistung wie das konventionelle Bauteil, ist aber 35 % leichter und besteht aus weniger Einzelteilen. Das im 3D-Druckverfahren hergestellte Bauteil absolvierte inzwischen einen ersten erfolgreichen Testflug im Airbus A380.
Additive Fertigungsverfahren arbeiten im Schichtbaubetrieb: So können geometrisch komplexe Strukturen hergestellt werden, die mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht oder nur aufwendig realisierbar wären. Unterschieden wird dabei zwischen Extrusions- und pulverbasierenden Prozessen. Bei der Extrusion wird Kunststoff durch eine beheizte Düse aufgeschmolzen und geometrisch definiert abgelegt. Bei pulverbasierenden Prozessen wird das Pulver in einer dünnen Schicht aufgetragen und dann punktgenau mit einem Laser aufgeschmolzen. Beim Abkühlen verbindet sich die Schicht mit der darunterliegenden aus dem letzten Durchgang. Danach wird wieder eine neue Schicht aufgetragen usw. Der große Vorteil des Laserverfahrens: Es funktioniert nicht nur mit Kunststoffen, sondern auch mit Metallen. Die Bauteile weisen hervorragende mechanische und physikalische Eigenschaften auf und können als finale Produkte verwendet werden.
Grenzen und Risiken
Werden additive Fertigungsverfahren zur Wunderwaffe der Effizienz und Flexibilität? Vermutlich nicht. Mit diesen Verfahren dauert die Teilefertigung unter Umständen mehrere Stunden. Bei großen Stückzahlen ist und bleibt die Massenfertigung unerreicht wirtschaftlich. Darüber hinaus erfordern die neuen Fertigungsverfahren noch große Entwicklungs-Anstrengungen, bis sie sicher beherrscht und darüber hinaus auch noch schnittstellenfrei in die Prozesskette von der Entwicklung bis zur Qualitätskontrolle integriert werden können.
Und nicht zuletzt werfen additive Verfahren neue Rechtsfragen auf: Hochwertige Produkte, die schnell und kostengünstig nachgebaut werden können, benötigen eventuell zusätzlichen patent- und urheberrechtlichen Schutz. Darüber hinaus ergeben sich auch haftungsrechtliche Fragen. Bei fehlerhaften Produkten ist zu prüfen, wer die Verantwortung trägt: der Programmierer oder der Produzent? (mg)
