Additive-Fertigungveranstaltung
3D-Druck revolutioniert die Ersatzteilversorgung
Additive Manufacturing auf der METAV 2016: Zusammen mit der METAV findet am 24. und 25. Februar 2016 auf dem Düsseldorfer Messegelände die Fachkonferenz „Inside 3D Printing“ statt. Sie bietet ein breites Vortragsspektrum zur additiven Fertigung mit Metallen und Kunststoffkomponenten. Die auch als Schichtbauverfahren bezeichnete Technologie scheint für die Ersatzteilversorgung und die Teilefertigung nach Bedarf geradezu prädestiniert, denn Ersatzteile langlebiger Industriegüter werden oft im Voraus auf Lager produziert. Mittels additiver Methoden sollen sich benötigte Komponenten schnell und flexibel in beliebiger Geometrie einfach ausdrucken lassen, so die Zukunftsvision der Experten. Autor: Walter Frick/ Fachjournalist
Beispiel Automobilindustrie: Ein additiv gefertigtes Reifenformsegment.
Additive Manufacturing Area auf der METAV
Additive Manufacturing (AM) ist aktuell in der Industrie und den Medien ein vieldiskutiertes Thema. Als ein weiterer Baustein in der industriellen Wertschöpfungskette gewinnt das Verfahren zunehmend an Bedeutung. Es findet immer häufiger den Weg in die industrielle Produktion von Kleinserien, sei es in der Automobil- und Flugzeugindustrie, im Maschinen- und Werkzeugbau oder in der Medizintechnik.
Um diese Entwicklung entsprechend abzubilden, wird es auf der METAV 2016 die sogenannte Additive Manufacturing Area geben. Sie zeigt die gesamte Bandbreite generativer Verfahren, Materialien und Dienstleistungsangebote rund um die Additive Fertigung.
Ein weiterer Höhepunkt im Bereich der Additiven Fertigung ist die zweite Verleihung des International Additive Manufacturing Award (IAMA) im Rahmen der 3D-Fachkonferenz „Inside 3D Printing“. Der IAMA wurde 2014 gemeinsam vom VDW und dem US-Werkzeugmaschinenverband AMT aus der Taufe gehoben, zeichnet jährlich abwechselnd in den USA und Deutschland Innovatoren aus der AM-Fachwelt aus und ist mit US-$ 100.000,- dotiert.
Von 3D-Druck profitiert die ganze Wertschöpfungskette
Ulli Klenk, Vorstandsvorsitzender der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA und General Manager Competence Center Additive Manufacturing in der Digital Factory Division der Siemens AG in Erlangen ist überzeugt: „Additive Manufacturing (AM) bietet Unternehmen völlig neue Möglichkeiten und Chancen in Bezug auf Effizienz, Geschwindigkeit und Flexibilität. Die gesamte Wertschöpfungskette im Unternehmen profitiert von diesen Vorteilen: Das umfasst neben der Entwicklung und Fertigung vor allem die Ersatzteilversorgung und den Service.“
Unternehmen können so nicht nur Prototypen, sondern individualisierte Produkte und Ersatzteile schnell herstellen. Das ist auch wirtschaftlich eine äußerst interessante Perspektive: Ersatzteile oder Komponenten werden erst bei Bedarf und möglichst nah am Ort der Nutzung produziert. Lager- und Versandkosten entfallen damit ebenso wie Lieferzeiten. Laut Klenk ist Additive Manufacturing trotz der großen medialen Wahrnehmung dennoch ein Nischenthema.
Beispiel Medizintechnik: Additiv gefertigte Hüftgelenkpfanne. Poröse Strukturen erleichtern das Einwachsen im umgebenden Knochen.
Ulli Klenk
Vorstandsvorsitzender der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA.
„Die industrielle Herstellung von Ersatzteilen auf weltweit verteilten Maschinen ist ein klares Ziel vieler Industrieunternehmen, aber derzeit noch nicht Stand der Technik. (Foto: VDMA).“
Additiv gefertigte Bauteile bereits im Einsatz
Eine zentrale Herausforderung für die Realisierung sind die Materialien. Grundsätzlich lassen sich mit den heute etablierten 3D-Druckverfahren Teile aus unterschiedlichsten Materialien wie Metallen, Polymeren oder Keramik herstellen. Erste additiv gefertigte Bauteile werden inzwischen beispielsweise in Bussen oder Flugzeugturbinen eingesetzt. Auch die ersten praktischen Anwendungen von 3D-Druck für Ersatzteile sind positiv verlaufen. Ein Beispiel sind Fahrer-Armlehnen für einen Triebwagen der Siemens AG.
Die Erfahrungen zeigen, dass sich ursprüngliche Entwürfe der Komponenten im 3D-Druck nachträglich noch optimieren oder individualisieren lassen. Der Verzicht auf Werkzeuge und Formen ermöglicht ganz neue Konstruktionsweisen. Damit lassen sich beispielsweise stabilere und leichtere Bauteile fertigen. Auch kundenspezifische Anpassungen sind schnell und einfach umsetzbar.
Additive Manufacturing (AM) ist ein vieldiskutiertes Thema – u. a. in der Medizintechnik wie hier im Dentalbereich.
Meistens eingesetzt wird das STL-Datenformat
Voraussetzung für den Druck von Ersatzteilen ist, dass die 3D-Druckdaten in einem für 3D-Druckmaschinen lesbaren Format vorliegen. Das ist jedoch nicht immer der Fall. Ulli Klenk: „Daten müssen zuvor erstellt und geprüft werden, was mit manueller Entwicklerarbeit verbunden ist. Dieser erstmalige Prozess kann leicht mehrere Wochen dauern. Liegen die Daten vor, können diese per Datenverbindung an die herstellende Maschine übermittelt werden.“
Das heute dafür meist eingesetzte STL-Datenformat biete allerdings keinen konkreten Kopierschutz. Teile können theoretisch beliebig oft hergestellt werden, ohne dass der Urheber der Datei davon erfährt. Künftige Verfahren machen es erforderlich, dass der Urheber der Daten auch die Kontrolle darüber behält, „an welchen Maschinen, bei welchem Hersteller zu welcher Zeit welches Teil wie oft und mit welchem Material hergestellt wurde.“
Beispiel Energietechnik: Eine additiv gefertigte Turbine. (Alle Fotos: SLM Solutions).
Prozesskontrolle und Qualitätssicherung
Wenn 3D-Druck für Ersatzteile grundsätzlich machbar ist, stellt sich die Frage, inwieweit sich die Ersatzteilfertigung dorthin verlagern lässt, wo die Ersatzteile benötigt werden. "Wichtige Voraussetzung, dass ein Teil an verschiedenen Orten und Maschinen in gleichbleibender Qualität herstellbar ist, ist die Industrialisierung der gesamten 3D-Druck-Herstellungskette“, so Klenk.
Die erforderlichen Fertigungsverfahren müssen beherrscht werden und Standards sicherstellen, dass die erforderliche Qualität zuverlässig produziert wird. Solch eine Standardisierung setzt eine hohe Prozesssicherheit und umfangreiche Möglichkeiten zur Prozesskontrolle und Qualitätssicherung – verbunden mit einem hohen Automatisierungsgrad der gesamten Prozesskette – voraus. "Diese Punkte", fasst AM-Experte Klenk zusammen, „sind heute erst in Ansätzen realisiert“. Und er wird noch deutlicher: „Die industrielle Herstellung von Ersatzteilen auf weltweit verteilten Maschinen ist ein klares Ziel vieler Industrieunternehmen, aber derzeit noch nicht Stand der Technik.“
Additive Fertigung auf der METAV 2016
Auf der METAV 2016 wird jedenfalls die SLM Solutions GmbH (SLM = Selective Laser Melting) den interessierten Messebesuchern Multilaser-Anlagen im Echtbetrieb präsentieren, darunter die „mit 4 x 700 W Simultanleistung schnellste und produktivste Anlage im Markt – bei gleichzeitig geringster Baugröße in diesem Segment. Das wird sicher sehr positiv vom Besucher aufgenommen werden. An Praxisbauteilen werden wir den Besuchern die Leistungsfähigkeit und Komplexität der Technologie näher bringen. Wir rechnen hier mit großem Interesse der metallverarbeitenden Betriebe und Kunden“, berichtet Stefan Ritt, Head of Global Marketing and Communications, SLM.
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