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Produktion BMW eröffnet Kompetenzzentrum für additive Fertigung

| Autor / Redakteur: Tina Rumpelt / Thomas Günnel

BMW hat seine Aktivitäten rund um additive Fertigungsverfahren in Produktion, Forschung und Weiterbildung in einem neuen „Campus“ in Oberschleißheim bei München gebündelt. Heute (25. Juni) wurde das 15 Millionen Euro teure Kompetenzzentrum offiziell eröffnet.

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BMW hat in Oberschleißheim ein Kompetenzzentrum für additive Fertigungsverfahren eröffnet. Im Bild: Mitarbeiter der Vorentwicklung erproben automatisierte Prozessschritte.
BMW hat in Oberschleißheim ein Kompetenzzentrum für additive Fertigungsverfahren eröffnet. Im Bild: Mitarbeiter der Vorentwicklung erproben automatisierte Prozessschritte.
(Bild: Tom Kirkpatrick/BMW)

Ein Campus für „Gedrucktes“: Das neue Zentrum der additiven Fertigung bei BMW vereint auf 6.800 Quadratmetern erstmalig die Produktion von Prototypen- und Serienbauteilen, die Forschung an neuen 3-D-Drucktechnologien und die Qualifizierung von Mitarbeitern weltweit für den Einsatz der werkzeuglosen Verfahren unter einem Dach.

Der Automobilhersteller verfolgt damit ehrgeizige Ziele: „Neue Technologien wie diese können künftig die Produktionszeiten weiter verkürzen und das Potenzial werkzeugloser Fertigungsmethoden weiter ausschöpfen“, sagt Milan Nedeljković, seit Oktober 2019 Produktionsvorstand der BMW AG, bei der Eröffnung. „Die Additive Fertigung ist schon jetzt ein integraler Bestandteil unseres weltweiten Produktionssystems und in unserer Digitalisierungsstrategie fest verankert“, führt er aus. Aktuell arbeiten in dem Kompetenzzentrum bis zu 80 Mitarbeiter; rund 50 industrielle Metall- und Kunststoffanlagen sind bereits in Betrieb.

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Die Experten konzentrieren sich vor allem auf die Industrialisierung und Automatisierung additiver Fertigungsprozesse für die Serienfertigung. Daniel Schäfer, Bereichsleiter für Produktionsintegration und Pilotwerk bei BMW: „Damit können wir Komponenten wirtschaftlicher herstellen und Entwicklungsprozesse beschleunigen. Gleichzeitig arbeiten wir mit anderen Bereichen zusammen, etwa der Fahrzeugentwicklung, der Komponentenfertigung und dem Einkaufs- und Lieferantennetzwerk. So können wir die Technologie systematisch integrieren und wirksam einsetzen.“

Jahresproduktion von mehr als 300.000 Teilen

Jens Ertel, Leiter des Additive Manufacturing Campus, ist stolz darauf, was sein Unternehmen bisher erreicht hat und sieht noch großes Potenzial für 3-D-Drucktechnologien: „In den vergangenen knapp 30 Jahren haben wir eine umfassende Kompetenz aufgebaut. Wir arbeiten intensiv daran, die additive Fertigung auszureifen und einen maximalen Nutzen über den gesamten Produktlebenszyklus – von der Konzeptidee eines Fahrzeugs und der Produktion bis hin zum Aftersales-Bereich und dem Einsatz in klassischen Fahrzeugen – zu generieren.“

Es ist vier Jahre her, dass BMW die ersten Serienbauteile aus dem 3-D-Drucker präsentierte: eher unscheinbare, streichholzschachtelgroße Kunststoffhalterungen für Rolls-Royce-Limousinen. Heute entstehen nahezu an allen Produktionsstandorten 3-D-Druckteile, mehr als 50 additive Fertigungsanlagen sind weltweit im Einsatz. Die Einsatzgebiete erstrecken sich von Prototypenteilen über Produktionshilfsmittel bis hin zu länderspezifischen Teilen für Kunden. Die Jahresproduktion beträgt mehr als 300.000 Teile, die mit ganz unterschiedlichen additiven Verfahren produziert werden.

Milan Nedeljković ist Produktionsvorstand bei BMW.
Milan Nedeljković ist Produktionsvorstand bei BMW.
(Bild: BMW)

Flächig arbeitende Verfahren beschleunigen Prozesse

Langjährige Kooperationen mit führenden Herstellern der Branche und Hochschulen sowie die Technologie-Scoutings nach Neueinsteigern in der Branche ermöglichen den Zugang zu neuen Technologien. Bereits 2016 hat „BMW i Ventures“ – die Venture-Capital-Tochter der BMW Group – in das im Silicon Valley ansässige Unternehmen Carbon investiert. Mit der DLS-Technologie (Digital Light Synthesis) gelang Carbon ein Durchbruch bei den flächig arbeitenden Verfahren. Mithilfe eines flächig arbeitenden sogenannten Beamers können Bauteile bei dieser Fertigungstechnologie deutlich schneller gebaut werden. Solche Verfahren sind laut Jens Ertel „ein wesentlicher Schlüssel für den Einsatz additiver Verfahren in der Serienproduktion.“

Direktinvestments in Start-ups in Deutschland und den USA

Durch Kooperationen mit innovativen Partnern und Hochschulen will BMW den Einsatz der Technologie beschleunigen und im Unternehmen ein geeignetes Portfolio von Fertigungsverfahren aufbauen. So investierte BMW i Ventures 2017 auch in das US-amerikanische Startup Xometry, die weltweit führende Plattform für die On-Demand-Fertigung. Durch ein großes Netzwerk aus Fertigungsunternehmen, auch aus dem Bereich 3-D-Druck, bietet Xometry schnellen Zugang zu Bauteilen. BMW beteiligte sich zudem an Desktop Metal, einem US-Start-up, das sich auf die additive Fertigung von Metallteilen spezialisiert hat.

Der Einsatz der Verfahren erfordert eine neue Denk- und Herangehensweise beim Konzipieren von Bauteilen.

Campus-Chef Jens Ertel

Beim jüngsten Investment, dem deutschen Start-up Elise, arbeiten Ingenieuren am Aufbau einer Bauteil-DNA, die alle technischen Anforderungen wie Lasten, Fertigungsrestriktionen, Kosten und mögliche Optimierungsparameter beinhaltet. Basierend auf dieser DNA und unter der Einbindung etablierter Entwicklungstools generiert „Elise“ automatisiert optimale Bauteile.

Bei der Industrialisierung von 3-D-Druckverfahren sind auch speziell auf diese Technologien ausgerichtete Forschungsprojekte wichtig. BMW beteiligt sich unter anderem an den vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekten „Industrialisierung und Digitalisierung von Additive Manufacturing für automobile Serienprozesse“, kurz IDAM, und „Integrierte Linienanwendung von polymerbasierten AM-Technologien“, kurz Polyline.

IDAM-Projekt: Hochautomatisierte Linie für Metallteile

Die insgesamt zwölf IDAM-Projektpartner aus Industrie und Wissenschaft wollen den metallischen 3-D-Druck erstmalig in einen industrialisierten und hochautomatisierten Serienprozess in der Automobilindustrie überführen. Im Additive Manufacturing Campus wird dafür eine Fertigungslinie aufgebaut, die die gesamte Prozesskette abbildet: von der digitalen Produktionsvorbereitung über die Herstellung von Komponenten bis hin zur Nachbearbeitung. Mit der Fertigungslinie sollen künftig mindestens 50.000 Serienkomponenten pro Jahr und über 10.000 Einzel- und Ersatzteile in sehr hoher Qualität hergestellt werden können. Das Projekt läuft bis 2022.

Projekt Polyline: Fertigungskosten für Kunststoffteile halbieren

Beim Projekts Polyline, gestartet im März 2020, entwickelt und erprobt ein Konsortium von 15 Industrie- und Forschungspartnern eine vollständig vernetzte und automatisierte Produktionslinie zur Herstellung von Kunststoffbauteilen. Dafür erarbeiten sie unter anderem die digitale Vernetzung von Prozessschritten und eine durchgängige Methodik zur Qualitätssicherung entlang des Gesamtprozesses. Mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse sollen die Fertigungskosten künftig um bis zu 50 Prozent sinken. Außerdem sollen integrierte Qualitätssicherungsmethoden die Robustheit der Technologien steigern und die Fertigung nachhaltiger gestalten.

Unternehmensweite Qualifizierung

Neben der Fertigung von Bauteilen bietet das Campus-Team individuelle Beratungen und Schulungen für Mitarbeiter verschiedener Unternehmensbereiche an. Campus-Chef Jens Ertel: „Für einen erfolgreichen Roll-out der Technologien ist es wichtig, die Kollegen aus dem gesamten Netzwerk mit den Vorteilen und Funktionen der Verfahren vertraut zu machen. Denn der Einsatz erfordert eine neue Denk- und Herangehensweise beim Konzipieren von Bauteilen. Die hohe Gestaltungsfreiheit erlaubt neue Designs und Funktionen. Mittlerweile gibt es zahlreiche Bauteile, die ausschließlich mithilfe additiver Verfahren hergestellt werden können.“

Welche Verfahren nutzt BMW wofür?

Verfahren Verarbeitete Werkstoffe Einsatzort Produkt
Stereolithografie Kunststoff (Harz) Prototypenbau Designelemente für Showcars
Lasersintern Kunststoff (Thermoplaste) Prototypenbau, Ersatzteilfertigung, Serie Serienteile Rolls-Royce, Mini GP Dekorblende
Laserstrahlschmelzen Metall Prototypenbau, Werkzeugbau, Serienproduktion, Ersatzteile, Motorsport Voll funktionsfähige Prototypenbauteile, z.B. Radträger über Einsätze für Druckgusswerkzeuge bis hin zum Serienteil (BMW i8 Roadster GAKL-Träger)
Fused Deposition Modelling Kunststoff (Thermoplaste), Metall (Grünlinge) Prototypenbau, Betriebsmittelherstellung Dünnwandige, große Teile, wie Stoßfänger für Prototypen, Viele Schriftzuglehren und SBM
Fused Layer Modelling Metall in Erprobung für Betriebsmittel n.a.
Multi-Jet Fusion (HP Technologie) Kunststoff (Thermoplaste) Prototypenbau, Ersatzteilfertigung, Serie schnelle Prototypenfertigung innerhalb 1-2 Tage aber auch Serienteile, wie die Fensterführungsschiene des BMW i8 Roadster
Poly-Jet Modelling Kunststoff (Harz) Prototypenbau Prototypen von 2-Komponenten-Spritzgussteilen oder mit hohem Detailgrad (z.B. Steckergehäuse)
3-D-Druck (veralteter Begriff, der das Verkleben von Pulver mit einem Druckkopf beschreibt; wird heute meist als Synonym für die additiven Fertigungsverfahren gebraucht) Formsand Gießerei Landshut Herstellung von Sandgussformen
Binder Jetting Verfahren Metall in Erprobung für Serienproduktion n.a.
Digital Light Processing Kunststoff Funktionale Prototypen und Serie schaumartige Bauteile für Prototypen; Serienteile wie die Sidescuttle für Mini Yours Customized
Quelle: BMW, Tina Rumpelt

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