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Generative Fertigung

Additive Manufacturing wird die industrielle Fertigung revolutionieren

Wenn wir heute von Additive Manufacturing, 3D-Druck, Rapid Prototyping oder generativer Fertigung sprechen, geht es nicht um einen Trend. Es geht um eine umwälzende Revolution. Analysten prognostizieren dem Weltmarkt von Additive Manufacturing für Material, Maschinen, Software und Servcies einen Wert von rund 20,2 Milliarden Euro im Jahr 2019*.

Additive Fertigung bietet große Hebel für traditionelle Marktanforderungen

Additive Manufacturing definiert die Möglichkeiten zu fertigen ganz neu und eröffnet Freiheitsgrade in der Konstruktion, die bisher undenkbar waren. Bauteile werden hierbei auf Basis dreidimensionaler Konstruktionsdaten additiv aufgebaut. Konkret heißt das: Produkte und Werkstücke werden über einen gezielten Materialauftrag, z.B. von Kunststoffen oder Metallen, Schicht für Schicht hergestellt. Die Produktion von Gütern wird erheblich flexibler und ermöglicht die Entwicklung neuartiger Produkte genauso wie das Optimieren von Geschäftsmodellen. So wird es möglich, dezentral Ersatzteile on-demand zu fertigen und flexibler auf Marktschwankungen reagieren zu können. 

Siemens industrialisiert Additive Manufacturing

Derzeit sind wir von Siemens der einzige Anbieter einer durchgängigen Software- und Automatisierungslösung für Additive Manufacturing über die gesamte Wertschöpfungskette – also von der Produktentwicklung über die Automatisierung von 3D-Druckern bis hin zur Produktion. Dieses Wissen entwickeln wir in der eigenen Fertigung, wie beispielsweise im Bereich Energy im schwedischen Finspång, und treiben die Technologie so bis zur Marktreife. So können wir unsere Kunden aus zahlreichen Branchen bereits heute beim optimalen Einsatz der neuen Technik in ihrer Fertigung unterstützen.

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Vom CAD-Modell zum fertigen Produkt

Durch Additive Fertigung entstehen neuartige Produkte und entsprechende Produktvorteile, die Maschinenbauern, -anwendern sowie Auftragsfertigern entscheidende Wettbewerbsvorteile bringen. Schon in der Design-Phase wird mithilfe von CAD, CAE und CAM einer der Mehrwerte von Additive Manufacturing ersichtlich: Durch Rapid Prototyping können bereits im Entwicklungsprozess sämtliche Schritte unmittelbar überprüft, die Bauteile bereits in der Simulation optimiert und Anpassungen an kundenspezifische Bedürfnisse deutlich schneller und einfacher realisiert werden. Ein gutes Beispiel hierfür: Im Gasturbinenwerk Berlin konnten die Innovationszyklen für Turbinenschaufeln um 75% verkürzt werden.


In der generativen Fertigung entstehen die Bauteile Schicht für Schicht, ohne dass Formen benötigt werden. Somit lassen sich z.B. Prototypen oder Einzelteile durch einfache Übertragung der Teilegeometrien auf die Maschine produzieren.

Da sich bei einigen Additive Manufacturing Verfahren unterschiedliche Materialien in einem Fertigungsvorgang auf völlig neue Art verbinden lassen, fallen nachgelagerte Montageschritte weg. Weil auch hochkomplexe Montageteile in einem Schritt entstehen, wird die Performance erheblich gesteigert. Weiterer Vorteil: Im Vergleich zu klassischen zerspanenden Fertigungsverfahren wird deutlich weniger Material verbraucht. So können die teils sehr aufwändigen Recyclingprozesse von beispielsweise Metall entfallen. Und auch die Ersatzteilabwicklung ist effizienter und schneller, da die Produktion vor Ort stattfinden kann und somit Lager- und Logistikkosten sinken oder gar nicht erst entstehen.

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Linienintegration mit Manufacturing Operations Management (MOM)

Wie integriert man additive Fertigungsverfahren in bestehende  Linien? Unsere Antwort darauf: Die Auftragsfeinplanung und -steuerung, das Bereitstellen der korrekten Programme und die Nachverfolgbarkeit über die gesamte Prozesskette hinweg erfolgen mit Softwaremodulen aus dem Manufacturing Operations Management (MOM)-Portfolio.

Die richtige Plattform für Ihre Anforderungen

Für die Maschinenautomatisierung bieten wir ein skalierbares Produktportfolio der Produktfamilien SIMATICSIMOTIONSINUMERIK und SINAMICS. So erhalten Sie die an das jeweilige Fertigungsverfahren optimierte Hardware-Plattform hinsichtlich der Bewegungsführung. Aufgrund unseres durchgängigen Portfolios zur Automatisierung und Digitalisierung von Fertigungsprozessen besitzen wir das erforderliche Know-how, um die Industrialisierung von Additive Manufacturing voranzutreiben. Dazu nutzen wir unsere umfassende Anwenderexpertise und das Forschungs-Know-how, das wir in eigenen Laboren weltweit bündeln und weiterentwickeln.

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Nahezu grenzenlose Designfreiheit

Unter Additive Manufacturing werden unterschiedlichste Produktionsverfahren zusammengefasst. Doch egal, welches Verfahren man wählt, Additive Manufacturing ermöglicht Bauteilgeometrien, die mit konventionellen Fertigungsarten nicht realisierbar sind. Die additive Fertigung ermöglicht es Ingenieuren und Konstrukteuren, die Vorteile des 3D-Druckes voll auszuschöpfen und in der Produktentwicklung neue Wege zu gehen. So ist es heute dank der Designfreiheit der additiven Fertigung möglich, das hinsichtlich Gewicht, Leistung, Material und Festigkeit optimierte Bauteil zu erstellen.

Vier additive Fertigungsverfahren mit viel Potenzial

Unter Additiver Fertigung werden verschiedene Verfahren zusammengefasst. Wir zeigen Ihnen diejenigen, die aktuell die höchste industrielle Relevanz haben.

Pulver-Bett-Schmelzen

Beim Pulver-Bett-Schmelzen wird das pulverförmige Material, z. B. Metall, Kunststoff oder Keramik, auf eine Bauplattform, das Pulverbett, aufgetragen. Der Laserstrahl schmilzt das Pulver gemäß PLM-Daten punktgenau auf und verbindet die definierten Stellen mit der darunterliegenden Schicht. Diesen Vorgang wiederholt der Laser so lange, bis das herzustellende Teil fertig ist.

Unsere Automatisierungslösung im Überblick

Pulverauftragsschweißen

Alternativ zum Pulver-Bett-Schmelzen wird beim Pulverauftragsschweißen Metallpulver direkt der Schweißstelle zugeführt und von einem Laser geschmolzen.

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Material Jetting

Bei der Bearbeitung von Kunststoff wird das so genannte Material Jetting eingesetzt. Druckköpfe tragen dabei geschmolzenes Material auf eine Bauplattform auf. Das Material verfestigt sich beim Abkühlen und ermöglicht so den schichtweisen Aufbau der Teile.

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Materialextrusion

Ein im Kunststoffbereich sehr gängiges Verfahren ist die Materialextrusion. Dabei wird ein sehr feiner Kunststoffstrang geschmolzen und aufgetragen. Die Lagerung und Handhabung der Materialien sind äußerst einfach. Dieses Verfahren wird häufig für die Erstellung von Prototypen angewendet, allerdings können sogar Auto Chassis mittels dieser Technologie gefertigt werden.

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Drei Aspekte sind für die erfolgreiche Industrialisierung von Additive Manufacturing entscheidend
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Referenzen

Additive Fertigungsverfahren erfolgreich im Einsatz

Die additiven Fertigungsverfahren sind stark im Kommen. Ob zur Gewichtsreduktion oder für mehr Designfreiheit – erfahren Sie, wie zahlreiche Branchen heute schon erfolgreich von Additive Manufacturing profitieren.

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Competence Center

Kontakt

Für weitere Informationen zum industriellen Einsatz additiver Fertigungsverfahren wenden Sie bitte an das Competence Center Additive Manufacturing.

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