Überblick Auftragsfertigung für Automotiv

Autor / Redakteur: Gerald Scheffels / Simone Käfer

Zwar haben Autohersteller und Zulieferer eigne Kompetenzen in Sachen Additiver Fertigung aufgebaut, aber nach wie vor sind Auftragsfertiger wichtige Partner. Wir geben einen Überblick über die Dienstleister.

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Nach wie vor ein Klassiker der Additiven Fertigung für die Automobilindustrie sind Prototypenbauteile.
Nach wie vor ein Klassiker der Additiven Fertigung für die Automobilindustrie sind Prototypenbauteile.
(Bild: Salt & Lemon Srl, Quickparts)

Audi betreibt ein Metall-3D-Druckzentrum in Ingolstadt, BMW einen eigenen „Additive Manufacturing Campus“ mit 50 Anlagen und 80 Mitarbeitern in Oberschleißheim, und so könnt man die Liste von A und B vielleicht nicht bis Z, aber doch bis V wie Volkswagen (3D-Druck-Zentrum in Wolfsburg) fortsetzen. Automobilhersteller und -zulieferer nutzen intensiv die additiven Fertigungsverfahren – für Prototypen und Funktionsmustern, für Produktionswerkzeuge und -hilfen und auch für individualisierte Bauteile oder Kleinserienteile für Premiumbaureihen und den Rennsport.

Auch wenn die Autohersteller in die Eigenproduktion investieren, wird den Fertigungsdienstleistern für den 3D-Druck nicht die Arbeit ausgehen, denn das Marktvolumen wächst beständig. Und es gibt Dienstleister, die ihre Automotive-Kunden seit vielen Jahren begleiten. Ein kurzer und keineswegs vollständiger Überblick zeigt am Beispiel von sechs Anbietern die Bandbreite und das Leistungsvermögen – immer mit Blick auf die Automobilindustrie. Der Überblick zeigt auch, dass die Anbieter auf unterschiedliche Strategien und Geschäfts­modelle setzen.

Kegelmann: Kompetenz einbringen

Kegelmann in Rodgau arbeitet seit mehr als zwanzig Jahren für die Autohersteller und setzt dabei unter anderem auf die Verbindung additiver und subtraktiver Verfahren. Kai Kegelmann, Leiter des Geschäftsbereichs Additive Fertigung: „Wir kombinieren die werkzeuglose Fertigung von Produkten oder auch Werkzeugen und Formen mit Guss- und Erodierverfahren oder CNC-Fräsen.“

Aus Sicht des Unternehmens ist das Ergebnis der Zusammenarbeit umso besser, je früher die Kegelmann-Ingenieure in den Konstruktionsprozess und die Integration von generativem Fertigungswissen in Produktmodelle einbezogen werden. „Das bestimmt wesentlich die Qualität des Produkts, erlaubt die Parametrisierung und ausführliche Simulation und damit auch die iterative Verbesserung der Prototypen“, erklärt Kegelmann.

Das Produktspektrum reicht dabei von Werkzeugen über Modelle und Prototypen bis zu Endprodukten und von Stückzahl 1 über die Kleinserie bis zur Serienfertigung. Bei Bedarf werden die Kunststoff- oder Metallkomponenten auch zu Baugruppen montiert. Immer steht dabei, so Kegelmann, die Qualität im Vordergrund: „Mit unserem Qualitätsprozess für additive Bauteile – vom Pulver bis zum Endprodukt – setzen wir Maßstäbe.“ Zu den Verfahren, der Auftragsfertiger mit Bordmitteln abbildet, gehören SLA (Stereolithografie), SLS (selektives Lasersintern), SLM (selektives Laserschmelzen) und MJF (Multi-Jet-Fusion). Ein Beispiel für Automobilteile sind die Interieur-Komponenten, die Kegelmann für den Automobilveredler Heico Sportiv fertigt. Dabei arbeiten sie mit einer Kombination aus Multi-Jet-Fusion und selektivem Lasersintern.

Toolcraft: Fokus auf Metalle

Die Toolcraft AG in Georgensgmünd bietet nicht nur die additive Produktionsverfahren im Pulverbett, mit Pulver- und Drahtdüse für Metalle sowie Materialextrusion mit Filament (FDM) für Kunststoff an. Sondern auch Präzisions­zerspanung, Spritzguss sowie Werkzeug- und Formenbau. Das Spektrum der Produkte, die für die Automobilindustrie produziert werden, umfasst Funktionsprototypen ebenso wie komplexe mechatronische Seriensysteme. Wichtig ist dem Unternehmen die Inhouse-Kompetenz. Christoph Hauck, Mitglied des Vorstandes: „Für die Additive Fertigung von Metallen in Pulverbett und Pulverdüse setzen wir vierzehn Anlagen ein. Auch für den FDM-Druck in Kunststoff haben wir eigene Anlagen.“ Bei anderen Verfahren wie SLS arbeiten sie mit Partnern zusammen.

Anspruch von Toolcraft ist es, die komplette Wertschöpfungskette abzubilden – vom Design über die Simulation und den Druckprozess bis zur Wärmebehandlung, Zerspanung und Oberflächenbehandlung. Damit zielt das Unternehmen auf den High-End-Bereich der Additiven Fertigung – und (auch) auf Kunden in der Automobilindustrie.

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Xometry: Digitale Fertigungsplattform

Ein grundsätzlich anderes Geschäftsmodell verfolgt Xometry. Das Unternehmen ist nach eigenen Angaben die weltweit größte digitale Fertigungsplattform mit mehr als 2000 Partnerbetrieben allein in Europa. Das heißt: Wer ein 3D-gedrucktes Bauteil benötigt, stellt auf der Xometry-Homepage eine Anfrage mit der CAD-Datei und weiteren Spezifikationen. Innerhalb von Sekunden wird ihm ein Preis genannt, und er kann direkt bestellen. Geliefert wird garantiert innerhalb von zwei Wochen. Den Vorteil aus Kundensicht beschreibt Niko Mroncz, Sales Engineer bei Xometry Europe: „Die Kunden sparen sich Ausschreibung, lange Prozesse für die Auftragsvergabe und die Auswahl aus mehreren Anbietern. All das übernimmt unsere Plattform, die Künstliche Intelligenz nutzt und die freien Kapazitäten der Anbieter kennt. Dabei vergleicht sie mehr Lieferanten als ein Einzelunternehmen es kann.“

Weil so viele Anbieter mitmachen, ist die Anzahl der 3D-Druck-Verfahren hoch und die der Werkstoffe auch. Die typischen Postprocessing-Verfahren wie Polieren, Färben, Kugelstrahlen und Gleitschleifen können auf der Plattform gleich mit angefragt werden.

Protiq: Eigenfertigung und Marktplatz

Als Tochtergesellschaft von Phoenix Contact ist Protiq mit den Anforderungen der Automobilindustrie bestens vertraut. Im Unterschied zu Kegelmann und Toolcraft verfolgt das Unternehmen aber ein, wenn man so will, duales Geschäftsmodell. Die eigene Fertigungskompetenz im 3D-Druck ist hoch, zumal man auch in-house, für die Muttergesellschaft, arbeitet. Zugleich betreibt Protiq aber einen 3D-Druck-Marktplatz, auf dem viele Dienstleister ihre Services anbieten. Auf diesem Marktplatz ist Protiq selbst auch als Hersteller vertreten.

Dieses Konzept vergrößert das Spektrum der angebotenen Verfahren und Werkstoffe. Neben Kunststoffen, Aluminium und Stahl kann beispielsweise auch mit Kupfer, Titan und Keramik gedruckt werden. Das Portfolio der angebotenen Nachbearbeitungsverfahren ist ebenfalls sehr breit und der Qualitätsanspruch durchgängig hoch. Dieses Profil passt bestens zur Automobilindustrie, die folgerichtig zu den Kernzielbranchen von Protiq gehört.

Protolabs: Breit aufgestellt – mit Eigenmitteln

Mit Protolabs gibt es einen weiteren Fertigungsdienstleister, der den Autoherstellern und -zulieferern neben additiven auch subtraktive Verfahren anbietet. Ebenfalls gehören Sekundärdienstleistungen wie Nachbearbeitung sowie Mess- und Prüfverfahren dazu – ein Service, der von der Automobilindustrie gern genutzt wird.

Häufig begleitet Protolabs die Kunden beim gesamten Prozess der Produktentwicklung – vom Rapid Prototyping über Funktionsprototypen bis zur (Klein-)Serienfertigung. Das kann mit Bordmitteln erfolgen, das Unternehmen konzentriert sich traditionell auf die Eigenfertigung. Parallel dazu baut Protolabs mit der Übernahme von Hubs (ehemals 3D Hubs) seit Anfang 2021 aber auch das Plattform-Geschäft aus. Dadurch wird das Angebot an Materialien und Verfahren nochmals größer.

Sowohl bei den Kunststoffen als auch bei den Metallen werden auch Sonderwerkstoffe verarbeitet. Das zahlreiche Nachbearbeitungsverfahren zum Portfolio gehören, ist für Protolabs selbstverständlich – vom Lackieren über Eloxieren, Polieren bis zum Aufbringen von Texturierungen.

Quickparts: Neuer Name für einen bekannten Prototyping-Dienstleister

Rahmenverträge mit europäischen Autoherstellern und eine große 3D-Druck-Fabrik in der Nähe von Turin, einem Zentrum des Autodesigns: Mit diesem „Footprint“ gehört Quickparts eindeutig in diese kleine (und unvollständige) Übersicht. Der Firmenname dürfte allerdings noch nicht überall bekannt sein. Anfang September 2021 verkaufte 3D Systems sein weltweites „On Demand Manufacturing“-Geschäft an einen neuen Eigentümer, der langfristig denkt und in Wachstum investiert. Patrick Lucht, Geschäftsführer der Quickparts GmbH und European Sales Director des Unternehmens: „Wir sind traditionell stark mit der Automobilindustrie verbunden – sowohl beim Prototyping als auch in der Additiven Fertigung von Kleinserien.“

Auch beim Geschäftsmodell denkt Quickparts zweigleisig: Einfachere 3D-Druck-Teile können über eine Online-Plattform angefragt und direkt bestellt werden. Dieses Konzept hat Quickparts schon vor mehr als zehn Jahren eingeführt. Bei komplexeren Prototypen und additiv gefertigten Serienteilen bietet das Unternehmen die Beratung und Zusammenarbeit schon in der Konstruktionsphase an – mit Erfolg, denn Quickparts hat für solche Aufgaben Rahmenverträge mit mehreren Unternehmen der Automobilindustrie abgeschlossen.

Prototyping, Kleinserien und Rennsport

Neben dem Prototyping und den Kleinserien ist auch der Rennsport ein attraktiver Markt für die Dienstleister des 3D-Drucks. Hier geht es oft um kleine Serien von Leichtbauteilen, und die Kosten pro Teil spielen eine geringere Rolle. Das ist exakt das richtige Anwendungsprofil für die Additive Fertigung.

Der Überblick zeigt: Die Dienstleister der Additiven Fertigung verfolgen verschiedene Geschäftsmodelle bei der Zusammenarbeit mit den Automobilherstellern. Einige setzen auf intensive Beratung bei der Fertigung komplexer Bauteile, andere bieten ein schnelles und kostenoptimiertes Plattformmodell für die Teilefertigung auf der Basis vorhandener CAD-Daten. Auch Rahmenverträge und die Unterstützung beim Serienhochlauf sind üblich. In Zukunft dürfte die Kleinserienfertigung von Teilen, die im Auto verbaut sind, überproportional zunehmen. Die Aussichten für Fertigungsdienstleister, die sich auf die Automobilindustrie konzentrieren, sind also gut.

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