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Additive Fertigung 3D-Druck aus der Cloud

| Redakteur: Jürgen Schreier

Mit einer 3D-Print-Cloud will Baden-Württemberg die Herstellung von Prototypen in Forschung und Unternehmen erleichtern. Die Plattform bildet den Prozess von der Konstruktion bis hin zur Simulation der Bauteileigenschaften digital ab

Die Ford Motor Company testet in ihrem Forschungs- und Innovationszentrum in Dearborn ab sofort 3D-Druck-Technologie im großen Maßstab. Zum Einsatz kommen "Infinite Build 3D-Drucker" von Stratasys.
Die Ford Motor Company testet in ihrem Forschungs- und Innovationszentrum in Dearborn ab sofort 3D-Druck-Technologie im großen Maßstab. Zum Einsatz kommen "Infinite Build 3D-Drucker" von Stratasys.
(Bild: obs/Ford-Werke GmbH)

Geringe Kosten, verkürzte Produktionszeiten, flexible und kundenindividuelle Produktion – das sind die Pluspunkte der additiven Fertigung. Im Vergleich zu bisherigen Technologien wie dem Kunststoffspritzguss oder der Metallzerspanung können im 3D-Druck selbst komplexe Bauteile schneller und (bei Bedarf) in geringen Stückzahlen günstig produzieren. Zudem ermöglichen sie, einzelne Eigenschaften bereits in der Planung zu verbessern.

Um die Kompetenzen Baden-Württembergs im in diesem Bereich zu bündeln, starten das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Universität Stuttgart mit Unterstützung des Landes ein Pilotprojekt: eine 3D-Print-Cloud für die additive Fertigung.

„Wir nutzen im Land konsequent die Chancen der Digitalisierung. Mit der 3D-Print-Cloud sorgen wir für mehr Ressourceneffizienz und erleichtern die Herstellung von Prototypen in Forschung und Unternehmen“, sagt Wissenschaftsministerin Theresia Bauer. „Unsere Hochschulen gestalten die Digitalisierung maßgeblich mit. Sie bringen die nötigen Innovationen hervor, damit wir in der Forschung und als Wirtschaftsstandort weltweit im Spitzenfeld bleiben. Dafür wollen wir ihnen die bestmöglichen Rahmenbedingungen bieten“, so Bauer weiter.

Cloud soll kostengünstige Fertigung von Modellen und Prototypen ermöglichen

Mit dem Ziel, eine Nische für neue Technologien zu schaffen und damit Wertschöpfung in Baden-Württemberg weiter voranzutreiben, haben sich das wbk Institut für Produktionstechnik am KIT und das Institut für Werkzeugmaschinen (IfW) an der Universität Stuttgart im Projekt „3D-Print-Cloud BW“ zusammengeschlossen. Gemeinsam wollen sie eine offene Online-Plattform für die additive Fertigung schaffen. Diese soll die vielen Spezialprozesse, die Hochschulen und Unternehmen in Baden-Württemberg entwickelt haben, bündeln und die Akteure vernetzen.

Dadurch soll landesweit eine schnelle und kostengünstige Fertigung von Modellen, Mustern und Prototypen zu ermöglicht werden. Dabei sei vor allem die vernetzte Zusammenarbeit von großer Bedeutung: „Ein wesentliches Element für Ressourceneinsparung und wirtschaftliches Wachstum ist, moderne Fertigungsverfahren wie 3D-Druck in unternehmensübergreifende und automatisierte Produktionsnetzwerke zu überführen“, erläutert Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg. Dies biete gerade für Startups sowie kleine und mittlere Unternehmen ein großes Marktpotenzial.

Institute legen mit Fachwissen den Grundstein für die Cloud

Das wbk Institut für Produktionstechnik am KIT bringt vor allem seine Forschungsexpertise im Bereich der additiven Fertigung in das Vorhaben ein. „Die Nachfrage nach individualisierten Produkten wird zukünftig weiter zunehmen“, so Jürgen Fleischer, Professor und Institutsleiter des wbk und Initiator der 3D-Print Cloud. „Additive Fertigungsverfahren bieten großes Potenzial, um Einzelstücke und Kleinserien kosten- und rohstoffeffizient herzustellen.“ Ein Beispiel für die Forschung am wbk ist das Arburg Innovation Center (AIC). Hier stehen unter anderem zwei Freeformer der Firma Arburg, die Bauteile aus Kunststoffgranulat additiv herstellen: Dabei tragen je zwei Einheiten den verflüssigten Werkstoff Tropfen für Tropfen auf einen beweglichen Bauteilträger auf, bis die gewünschte dreidimensionale Form erreicht ist.

„Das 3D-Druckverfahren bietet der Produktionstechnik ganz neue Möglichkeiten und Freiheitsgrade“, ist Fleischer überzeugt. „So können wir auch komplexe Bauteile in Losgröße 1 herstellen, ohne Werkzeuge zu verwenden.“

Die Vorteile zeigen sich schon in der Bauteilgestaltung: „Additive Fertigungsverfahren revolutionieren Gestaltungsspielräume, Herstellbarkeit und Leistungsdichte individueller Bauteile“, betont Hans-Christian Möhring, Professor und Institutsleiter des IfW. „Die 3D-Print-Cloud BW soll die technologische und wirtschaftliche Erschließung dieses Zukunftspotenzials unternehmensübergreifend unterstützen.“

Plattformarchitektur in Planung

Die Plattform soll dem Nutzer ermöglichen, Bauteile einfach, schnell und additiv zu fertigen. Sie bildet den Prozess von der Konstruktion bis hin zur Simulation der Bauteileigenschaften zunächst digital ab. Nutzer können dann die Eigenschaften bearbeiten und über die Cloud an ein Unternehmen in der Umgebung weiterleiten, das die über die benötigen Anlagen und Kapazitäten verfügt, um das Bauteil herzustellen. So können Prototypen und sogar kleine Produktchargen individuell und schnellstmöglich gefertigt werden.

Damit dieses Ziel umgesetzt werden kann, planen wbk und IfW in der ersten Phase die Architektur der Online-Plattform. „Wir wollen mit unserem Fachwissen die Infrastruktur legen, um alle wichtigen Anwendungen und Akteure zusammenzubringen“, so Fleischer. In einem späteren Schritt soll die Cloud dann auch für Unternehmen und weitere Einrichtungen geöffnet werden. „So können wir sicherstellen, dass das gesamte Potenzial, das Baden-Württemberg in der additiven Fertigung zu bieten hat, vernetzt und optimal genutzt wird.“

Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst unterstützt das Projekt 3D-Print-Cloud-BW mit 379.000 Euro.

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