3-D-Druck[Gesponsert]

Technik mit Potenzial

3D-Druck Formenbau, gezeigt auf der GIFA in Düsseldorf
3D-Druck Formenbau, gezeigt auf der GIFA in Düsseldorf (Bild: Messe Düsseldorf)

Stoßfänger, komplexe Rückleuchten, Multimaterial-Bauteile oder Sitzstrukturen: die additive Fertigung erschließt mehr und mehr Anwendungsgebiete in der Automobilindustrie und angrenzenden Branchen. Auf Fachmessen zeigen Unternehmen dazu ihre neuen Konzepte – mit Blick auf die Serienfertigung.

Immer häufiger ergänzt oder ersetzt der dreidimensionale Druck herkömmliche Herstellungsprozesse. Davon profitieren nicht nur Automobilhersteller oder die Luft- und Raumfahrt – auch die Gießerei-Industrie sowie die Stahl- und Aluminiumbranche haben das Potenzial des 3-D-Drucks erkannt. Was das konkret bedeutet, zeigen Unternehmen auf dem Düsseldorfer Messequartett Gifa, Metec, Thermprocess und Newcast vom 25. bis zum 29. Juni. Dann widmet sich eine eigene Sonderschau dem Thema „Additive Manufacturing“.

Größter Vorteil der additiven Fertigung: Die Unternehmen sparen Zeit. Denn oft nutzen sie direkt CAD-Daten, ohne dass vorher ein Werkzeug gebaut werden muss. „Gerade in der Automobilindustrie läuft die gesamte Entwicklung werkzeuglos und dadurch deutlich schneller ab, die Produkte kommen zügiger auf den Markt“, sagt Tobias King, Director Marketing & Applications bei der Firma Voxeljet aus Friedberg bei Augsburg. Formensätze für Turbolader etwa werden innerhalb von einer Woche gedruckt, dann getestet und anschließend gegebenenfalls noch einmal am Computer modifiziert. Die dazugehörigen CAD-Daten passen die Entwickler mit einigen Klicks digital an.

Das entsprechende CAD-Programm berechnet die Ebenen, der 3-D-Drucker baut sie Schicht für Schicht auf. Material wird nur dort verbunden, wo es gebraucht wird oder als Stützstruktur notwendig ist. Dadurch können Entwickler, Ingenieure oder Architekten viele geometrische Formen nutzen. Gerade kleinste Stückzahlen oder Einzelteile etwa für Prototypen lassen sich so kostengünstig produzieren und validieren – und bei Bedarf in die Serienproduktion überführen.

Häufig gehen additive Fertigung und konventionelle Techniken Hand in Hand. „Für uns bietet die additive Fertigung interessante Perspektiven, insbesondere bei der Ergänzung unserer Fertigungsverfahren“, sagt Cesare Troglio, Leiter des Bereichs Technik und Innovation im Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG). Viele Gießereien nutzen das Verfahren um Formen, Kerne,Modelle oder Werkzeugeinsätze herzustellen. Dabei kombinieren sie die additive Fertigung mit den bewährten Gießverfahren. Der direkte Metalldruck von Bauteilen konzentriert sich Troglio zufolge noch auf die Herstellung von Prototypen und kleinen Serien. Es würden aber gewaltige Anstrengungen unternommen, um das Verfahren weiter zu industrialisieren.

Chancen und Risiken durch E-Mobilität

Vor allem die Elektromobilität und die Leichtbauweise in der Automobilindustrie bringen neue Chancen und Herausforderungen für die Branche mit sich. Eine vom BDG initiierte Studie fand heraus: Manche Motor-Komponenten für die Gießerei-Unternehmen entfallen aufgrund der neuen Antriebskonzepte, die Gussproduktion insgesamt nimmt für Hybrid- und Elektro-Antriebe aber zunächst zu.

Und auch hier kommt die additive Fertigung ins Spiel. Gerade bei Elektromobilen spielt das Thermomanagement des Motors und der Batterie eine große Rolle. Die notwendigen Temperierkanäle kommen aus der Gießerei. „Dafür sind komplexe Hohlräume notwendig, die sich durch Umformen oder Schweißen nicht herstellen lassen“, erklärt Troglio. Die additive Fertigung liefere hier zusätzliches Potential zur optimalen Gestaltung der neuen Komponenten.

Vom Spin-off zum globalen Hersteller

Wie sich ein Start-up zum weltweit führenden Player weiterentwickeln kann, zeigt Voxeljet. Die Firma arbeitet mit Inkjet-Druckköpfen, die den Bürodruckern durchaus ähneln. Davon lassen sich industrielle Druckmodule aneinanderreihen, um die Druckraten zu erhöhen und die Bauräume zu vergrößern. Aktuell liegt das Maximum hier bei acht Kubikmetern. „Dafür brauchen wir etwa zwei Tage“, erklärt Tobias King. Allerdings erfolgt das „Auspacken“ der Teile und das Entfernen von unverdrucktem Sand noch händisch. Noch. Denn bereits auf der Messe GIFA, die Ende Juni in Düsseldorf stattfindet, will das einstige Spin-off der Technischen Universität München ein neues Konzept vorstellen.

Konkret geht es dabei um so genannte Wassermantelkerne. Mit ihnen werden in der Gießerei Zylinderköpfe abgegossen. Um sie in Serie mittels additiver Fertigung zu produzieren, entwickelte das Unternehmen eine noch leistungsfähigere Druckkopf- und Beschichtungseinheit. Die Schichtzeit sinkt damit von 50 Sekunden auf fünf Sekunden.

Nach dem Druck bleibt zwischen den gedruckten Kernen loses Material aus Quarzsand übrig. Das wird jetzt, dank gemeinsamer Partner, per Sauger und Druckluft vollautomatisch abgesaugt beziehungsweise weggeblasen. Ein Roboter säubert und entnimmt dann die Teile, die Maschine wird neu gerüstet und startet den Prozess neu. „Ein Meilenstein für die additive Industrie“, ist King überzeugt.

Advertorial - Was ist das?

Dieses Advertorial wird Ihnen von Messe Düsseldorf GmbH zur Verfügung gestellt. Über Advertorials bieten wir Unternehmen die Möglichkeit relevante Informationen für unsere Nutzer zu publizieren. Gemeinsam mit dem Unternehmen erarbeiten wir die Inhalte des Advertorials und legen dabei großen Wert auf die thematische Relevanz für unsere Zielgruppe. Die Inhalte des Advertorials spiegeln dabei aber nicht unbedingt die Meinung der Redaktion wider.