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Faszination Technik

Additive Fertigung oder Magie in Schichten

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Erste Metallverfahren und Drucken mit Sand

Das schwedische Unternehmen Arcam wurde zwar erst 1997 gegründet, doch Gründer Ralf Larsson reichte schon 1993 das Patent zum Elektronenstrahlschmelzen (EBM) ein. Zusammen mit der Technischen Hochschule Chalmers in Göteborg hatte Larsson das Verfahren entwickelt, bei dem ein Elektronenstrahl Metallpulver partiell aufschmilzt. Ein Jahr später stellte EOS seinen ersten 3D-Metalldrucker fertig. Der Unterschied zum EBM liegt in der Energiequelle, denn EOS benutzt auch bei Metall einen Laser. Während EOS 1996 die Serienproduktion von Metallmaschinen startete, stellte Arcam erst 2002, also fast zehn Jahre nach Patenteinreichung, seine erste EBM-Maschine auf der Euromold vor.

Besonders für Gießereien ist der 3D-Druck mit Sand interessant, da sich Gußformen damit schneller und günstiger herstellen lassen. In diese Branche stieg Voxeljet ein. Zwar wurde das Unternehmen erst 1999 gegründet, aber dafür sind die Endprodukte, die mithilfe seiner Maschinen gefertigt werden, wahrscheinlich die berühmtesten. Wer kennt nicht den Star-Wars-Helm oder das Auto von James Bond? „Spaß macht es immer dann, wenn der 3D-Druck in seiner Gänze gefordert ist”, sagt Dr. Ingo Ederer, Entwickler des Verfahrens und Mitgründer von Voxeljet. „Das ist mit unseren Kunstpartnern der Fall. In der Kunst sind die Geometrien anspruchsvoll und die Diskussion mit den Künstlern immer erfrischend!“ Hinzu kommen die enormen Dimensionen der Druckteile: „Da geht es dann beispielsweise um Statuen von 6 m × 8 m × 8 m.“ Aber Voxeljet kann auch Industrie­themen bedienen. Mit einem erst kürzlich vorgestellten Projekt, dem ICP, hat das Unternehmen eine Produktionslinie für Sandgussformen aufgebaut.

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3D-Druck als industrielles Verfahren?

Schäflein wechselte 1996 zu Stratasys, wo er heute noch arbeitet. „Das erste Bauteil, das ich dort – mit einigem Stolz – aus ABS gebaut habe, war ein Dreieck. Es war das erste Bauteil mit einem dedizierten Stützmaterial, das man abbrechen konnte, ohne das Bauteil zu beschädigen.” Bis heute geht es in der Entwicklung neuer Verfahren und neuer Anwendungsfelder Schlag auf Schlag. Hinzu kommen neue Materialien und die Erweiterung der nötigen Software. Aber wie nah an einem industriell brauchbaren Fertigungsverfahren ist der 3D-Druck inzwischen? Es ist nicht so, dass ein Maschinenbediener auf einen Knopf drückt und ein Bauteil materialisiert sich. So weit geht die Magie dann doch nicht. In den abtragenden und umformenden Verfahren steckt sehr viel Wissen, das über Jahrzehnte und Jahrhunderte aufgebaut und verfeinert wurde. Dorthin muss die Additive Fertigung erst noch kommen. Trotzdem findet Schwarze, dass der 3D-Druck in der Industrie angekommen ist. „Die Vielfalt der Anwendungen in ebenso vielen Industriebereichen zeigt das”, bekräftigt er. Fast schon konträr sieht Shellabear dieses Thema: „Ich denke, der 3D-Druck befindet sich noch ‚im Sprung‘ in die Industrie. Viele kommerzielle Flugzeuge fliegen bereits mit additiv gefertigten Triebwerkskomponenten, hier ist die Technologie definitiv angekommen. Gleichzeitig gibt es aber noch viel mehr potenzielle industrielle Anwendungen für den 3D-Druck.”

Additive Fertigung – was macht man damit?

Einen Hinweis auf den aktuellen Stand liefern Anwender. Shellabear beobachtet einen deutlichen Umschwung im Kunden­stamm. Als der 3D-Druck noch ausschließlich im Prototypenbau zu Hause war, sprach EOS mit Entwicklungsabteilungen und klei­neren Unternehmen. „Heute sind unsere Ansprechpartner eher aus der Produktion und dem Management. Auch die Themen sind ganz andere, wie Qualität, Zuverlässigkeit und Cost per Part”, so Shellabear. Schwarz kann dem noch hinzufügen, dass SLM Solutions auch des Öfteren bei der Erstellung von Geschäftsmodellen für seine Kunden mitwirkt. In die Richtung, den 3D-Druck vernünftig zu nutzen, geht auch Schäflein. „Leider tritt im Technologiehype der Aspekt des sinnvollen Einsatzes der Additiven Fertigung oft in den Hintergrund. Deshalb ist es aus meiner Sicht so wichtig, sich nicht nur auf Technologien zu konzentrieren, sondern auch deren sinnvolle Anwendung zu erforschen”, appelliert der Stratasys-­Mann. Ederer sieht es ähnlich: „Viele sinnvolle Anwendungen sind noch im Entstehen. Erst müssen wir lernen, für 3D-Druck zu denken, also über den Kern des Produktes nachdenken: Was will ich damit erreichen?“ Dann können auch neue Funktionalitäten eingebaut werden, wie eine spezielle Wellenstruktur in eine Decke, die Geräusche absorbiert.

Aber passende Anwendungen zu finden, ist nicht das einzige Thema, dem sich die Additive Fertigung derzeit stellt. Seit der 3D-Druck über den Prototypenbau hinauswächst, sind auch die Aufgaben an die Maschinenhersteller gestiegen. So mancher 3D-Drucker erfüllt nicht die Standards, die Kunden von ihren Maschinenbauern kennen, und eine Integration in die Produktion ist allein schon wegen fehlender Automatisierungsmöglichkeiten schwierig. Mit Know-how-übergreifenden Kooperationen wollen viele dieses Manko beheben.

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Über den Autor

 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung und Werkstoffe, MM MaschinenMarkt