Additive Fertigung Wie profitiert der Maschinenbau vom 3D-Druck?

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Sonderbauteile und Einzelanfertigungen wie Prototypen werden immer wichtiger. Konventionelle Produktionsverfahren verursachen jedoch hohe Kosten und verlängern die Entwicklungszeit. Ist die additive Fertigung eine Alternative? Und was ist mit Serienanwendungen?

Viele Produktionsunternehmen stellen aktuell fest: Die Nachfrage ihrer Kunden verändert sich immer schneller, oft angetrieben von Social Media und E-Commerce. Um hier mithalten zu können, müssen Hersteller neue, flexible Prozesse und Technologien einsetzen.

In diesem Kontext gewinnt der industrielle 3D-Druck zunehmend an Bedeutung. Schließlich lassen sich damit Maschinen-, Format- und Ersatzteile wesentlich schneller produzieren.
Besonders bei komplexen Bauteilen ergibt sich zudem ein spürbar besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als mit traditionellen Fertigungstechnologien. Zusätzlich ermöglicht die additive Fertigung bislang undenkbare Konstruktionslösungen. Unter anderem lassen sich nach dem Vorbild der Natur Wabenstrukturen drucken, mit denen das Bauteil leichter, stabiler und weniger materialintensiv gelingt.

Von offensichtlichem Vorteil ist das beim Prototyping, bei dem die additive Fertigung bereits besonders weit verbreitet ist. Denn bei konventionellen Fertigungsverfahren, wie dem Spritzguss, müssen vor dem eigentlichen Herstellungsprozess zunächst Werkzeuge gefertigt werden. Das dauert nicht nur lange, sondern ist meist auch mit hohen Kosten verbunden. Bei der additiven Fertigung hingegen benötigt man lediglich CAD-Daten. Auf deren Basis kann die Produktion auf Knopfdruck und ohne größere Rüstvorgänge gestartet werden.

Gerade im Maschinenbau ergeben sich aber auch Vorteile jenseits der Herstellung von Prototypen. Einige Aspekte stellen wir hier vor. Sie sind das Ergebnis unserer täglichen Erfahrungen bei der automatisierten Vermittlung von Produktionsaufträgen. Unsere Plattform bringt Hersteller und Kunden zusammen und verhilft damit beiden Seiten zu digitalisierten Abläufen.

Designoptimierung

Mit den herkömmlichen Herstellungsmethoden im Maschinenbau sind Konstrukteurinnen und Konstrukteure beim Design deutlich eingeschränkt. Das gilt etwa für das CNC-Fräsen oder -Drehen: Komplexe Geometrien wie Überhänge oder Kanäle lassen sich hier nur schwer realisieren. Zudem entstehen große Mengen überschüssigen Materials.

Bei der additiven Fertigung werden die Bauteile hingegen Schicht für Schicht aufgebaut, sodass fast ausschließlich das tatsächlich benötigte Material verbraucht wird. Die angesprochene Designfreiheit ergibt sich hieraus, weil die Teile von Grund auf anders gestaltet werden können. Das macht die Prozesse günstiger, schneller und effektiver. Der Begriff Design for Additive Manufacturing, oder kurz DfAM, bezeichnet diesen Prozess.

3D-Druck-Anwendung

Additiv gefertigter Fördertopf vereinfacht Umrüsten von Produktionsstraßen

Lieferketten absichern

Ein wichtiger Grund, warum Maschinenbau-Unternehmen die additive Fertigung ebenfalls in Erwägung ziehen sollten, ist die Optimierung ihrer Lieferketten. In den vergangenen Jahren wurde deutlich, wie wichtig neben der Kosteneffizienz von Lieferbeziehungen die Ausfallsicherheit ist. Der 3D-Druck unterstützt beide Anforderungen.

So ermöglicht die Technologie eine dezentrale Fertigung, bei der keine physischen Produkte mehr transportiert werden, sondern nur noch Daten. Diese können über sichere 3D-Druck-Plattformen weltweit zwischen Produktionspartnern geteilt werden. So fertigen die 2000 Partnerfirmen unserer Plattform in ganz Europa schnell und in garantiert hoher Qualität. Das ermöglicht zugleich eine Produktion auf Abruf. Die Teile werden dann genau zum benötigten Zeitpunkt bereitgestellt, hohe Lagerkosten entfallen.

Auf einer dezentralen Plattform wählen Kunden für die additive Produktion von Maschinenbauteilen aus acht unterschiedlichen Verfahren für Metalle und Kunststoff. Diese große Auswahl ist wichtig, denn es hat sich gezeigt: Beim 3D-Druck ist es entscheidend, das passende Verfahren zu wählen. Erst die richtige Technologie und die Kombination mit den geeigneten Materialien verspricht eine hohe Qualität des Bauteils.

Industrieller 3D-Druck

Wie Sie die additive Fertigung in Ihre Produktion integrieren

Technische Vorteile

Einige Anforderungen kann tatsächlich nur die additive Fertigung erfüllen. Neben der fast völligen Geometrie-Freiheit sind das konstante Toleranzen von bis zu 0,1 Prozent. Auch die große Vielfalt an Materialien wie Polymere, Silikone und Metalle garantieren die Eignung für nahezu jede Anwendung.

Selbst beim 3D-Druck mit Metallen ist inzwischen eine hervorragende Oberflächen-Qualität möglich. Das gilt beispielsweise für die Arbeit mit Titan.

Für Kunststoffteile ist mit einer chemischen Nachbehandlung die Veredelung möglich. Zur optimalen Vorbereitung gehört aber auch die genaue Ausrichtung des Bauteils und die beste Auslastung des Bauraums. Fallen alle Aspekte zusammen, können die gedruckten Teile über eine dezentrale Plattform in bis zu fünf Tagen geliefert werden.

Die von unseren Maschinenbau-Kunden am häufigsten gewählten Druckverfahren sind MJF und SLS in Kombination mit PA12, besser bekannt als Nylon. Dieses Material bietet unterschiedliche Optionen für das Finishing, so dass nahezu alle Ansprüche erfüllt werden können.
Es gilt grundsätzlich: Die Fülle für die additive Fertigung reicht von gummiartigen Materialien bis zu Hartplastik. Im Metallbereich bietet sich zudem das DMLS-Verfahren an.

Letztlich kommt es darauf an, welche Einsatzmöglichkeit man für das Teil anstrebt. Zudem gibt es die Möglichkeit, Verfahren zu kombinieren. So lässt sich zwar additiv keine Passung herstellen. Dazu verbinden wir aber Druck und Fräsen in der Nacharbeit.

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