Frankfurt, November 13, 2018

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Stand der additiven Fertigung

Fertigung mit unzähligen Möglichkeiten

Wo bisher geschmiedet, gefräst oder gegossen wurde, kommt vermehrt 3D-Druck zum Einsatz. Schicht für Schicht wird dabei ein Gegenstand erzeugt. Die additive Fertigung ist dabei, die Industrie zu revolutionieren.

Ein neuer Unterkiefer aus Titan und Keramik: 3D-Drucker werden in der Medizin immer öfter eingesetzt.
Ein neuer Unterkiefer aus Titan und Keramik: 3D-Drucker werden in der Medizin immer öfter eingesetzt.

Die so genannte additive Fertigung gibt es seit den 80er-Jahren. Ursprünglich wurden dafür nur Kunststoffe verwendet. Sie waren das Mittel der Wahl, um Prototypen von Teilen herzustellen, die später von klassischen Stanz- oder Spritzgießmaschinen ebenso wie von Fräs- oder Drehmaschinen in Masse produziert werden sollten.

 

Die additive Fertigung von heute ist mit dem 3D-Druck von vor wenigen Jahren in punkto Möglichkeiten kaum mehr zu vergleichen. Kontinuierlich treibt sie in der Industrie die Entwicklung und Herstellung von Hightech-Bauteilen voran. Komplementär zum Gießen oder Fräsen ermöglicht die additive Fertigung, innovative, komplexe Komponenten für anspruchsvolle Umgebungen aus Metall, Polymeren oder Keramik zu erzeugen – und zwar meist mit einer besseren Leistung als bei konventionell hergestellten Bauteilen. Das gilt bereits für die Energieerzeugung, Luft- und Raumfahrt, Zug- und Medizintechnik, Fahrzeugindustrie oder den Motorsport. 

Optimierter Zwilling

Optimierter Zwilling

„Die additive Fertigung hat sich somit zur eigenständigen Produktionsroute entwickelt, die es erlaubt, völlig neuartige Bauteile und Strukturen in kleinen Stückzahlen, aber auch in individualisierter Massenproduktion zu verwirklichen“, erklärt Roland Busch, Chief Operating Officer, CTO und Mitglied des Vorstands der Siemens AG die Vorteile des Technologiefeldes. So eröffnet 3D-Druck die Möglichkeit, Fahrgestelle für Rennautos, komplexe Teile für Flugtriebwerke, künstliche Hüftgelenke oder Gasturbinenschaufeln herzustellen. Nützlich ist additive Fertigung zudem bei der Produktion von Ersatzteilen für Maschinen, die jahrzehntelang im Einsatz sind, beispielsweise in Zügen oder Kraftwerken. Ist ein Upgrade erwünscht, lässt sich der digitale Zwilling eines Originalteils schnell optimieren, ehe das Teil tatsächlich hergestellt wird. Kein Wunder, dass 3D-Druck als industrielle Schlüsseltechnologie der Zukunft gilt.

 

Der Frühling additiver Fertigung

Der Frühling additiver Fertigung

Der weltweite Markt für additive Fertigung boomt – und damit auch der für entsprechende Druckmaterialien, Maschinen, Software und Dienstleistungen. Analysten gehen davon aus, dass sich das Marktvolumen von 9,7 Milliarden Euro im Jahr 2017 auf 26 Milliarden im Jahr 2021 vergrößern wird. Das überrascht angesichts der Vorzüge freilich kaum. 

 

3D-Druck lässt die geometrischen Beschränkungen, die herkömmliche Werkzeugmaschinen einem Bauteil auferlegen, weit hinter sich. Das Druckverfahren erlaubt, nahezu beliebig komplexe Strukturen zu entwerfen. Das bedeutet, dass die Form eines Bauteils seiner Funktion entsprechend gestaltet werden kann. Innere Kanäle etwa, die Bauteilen bei großer Hitze Kühlung, beispielsweise in Gasturbinen, verschaffen, lassen sich erst mithilfe additiver Fertigung realisieren. 

 

Nebenbei verringert sich das Gewicht, ohne dass die Stabilität beeinträchtigt wird. Und weil sich die Komponenten aufgrund des optimierten Designs weniger abnutzen, verlängert sich die Lebensdauer. 

Digitalisierter Produktionsprozess

 

Doch leistungsstarke 3D-Drucker allein machen keinen Frühling. Die Revolution industrieller Herstellung wäre nicht möglich ohne die durchgängige Digitalisierung des Produktionsprozesses, angefangen bei der Design- und Engineering-Software über Simulationstools für den Druckprozess bis hin zur Steuerung und Überwachung des Druckers. „Diese Elemente müssen reibungslos ineinandergreifen“, sagt Ingomar Kelbassa, Leiter des Technologiefeldes „Company Core Technology Additive Manufacturing“. „Es ist letztlich nicht die einzelne Technologie, die den Erfolg des 3D-Drucks ermöglicht, sondern das Komplettpaket.“

Infografik

Vom Pulver zu fertigen Produkten
Durch die fortgeschrittene Industrialisierung ist Additive Manufacturing auf dem Weg, eine neue Schlüsseltechnologie zu werden. So werden Schicht für Schicht bereits extrem leistungsfähige Komponenten für unterschiedlichste industrielle Anwendungsfelder hergestellt. Erfahren Sie, wie mit additiver Fertigung etwa Brennerspitzen hergestellt werden, die in Gasturbinen Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius ausgesetzt sind:

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