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Donnerstag, 22. Juni 2017, Ausgabe Nr. 25

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Fertigung

Rapid Prototyping steht an der Schwelle zur Serienproduktion

Von Hans Schürmann | 29. November 2013 | Ausgabe 48

Für Rapid Prototyping – mittlerweile auch als 3-D-Druck, Rapid Manufacturing und Generative Fertigung diskutiert - weiten sich die Einsatzfelder. Nach dem schnellen Prototypenbau rücken jetzt individuelle Ersatzteilproduktion vor Ort und die Serienfertigung näher. Über den neuesten Stand der Technik können sich Interessenten auf der diesjährigen Euromold vom 3. bis 6. Dezember in Frankfurt informieren.

Rapid Prototyping
Foto: Arburg

Schnell zum Produkt: Bauteile und Komponenten – hier ein rotes Demo-Bauteil – entstehen im „Freeformer“ des Spritzgießmaschinenherstellers Arburg staub- und emissionsfrei. Die Austragseinheit mit Düse bleibt dabei stets fest in vertikaler Position – der Bauteilträger bewegt sich in fünf Achsen.

"Mit neuen Produktionstechniken verändert sich auch das Messebild. Die Zahl der Anbieter von Rapid Prototyping bzw. 3-D-Druck wächst", so Eberhard Döring, Geschäftsführer der Euromold. Zu den Ausstellern in diesem Hightechsegment gehören neben Anbietern von 3-D-Druckern wie Stratasys, 3D Systems, EnvisionTec oder German RepRap auch Materiallieferanten und Softwareentwickler sowie Firmen, die den 3-D-Druck als Dienstleister über das Internet anbieten.

"Die Herstellung von dreidimensionalen metallischen Bauteilen mit Hilfe von 3-D-Druckern, also Additive Manufacturing, steht für die ersten Produkte an der Schwelle zur Serienproduktion, vor allem für Komponenten aus der Luft- und Raumfahrttechnik", prognostiziert Bernhard Langefeld, Branchenexperte bei der Strategieberatung Roland Berger in München.

Bernhard Langefeld
Foto: Roland Berger

„Kosten, die mit dem Rapid Prototyping verbunden sind, werden in Zukunft deutlich sinken.“ Bernhard Langefeld, Branchen- experte bei Roland Berger.

Er glaubt, dass sich der Umsatz dieser Technologie in den nächsten zehn Jahren mehr als vervierfachen wird: "Denn die Kosten, die mit dieser Technologie verbunden sind, werden in Zukunft deutlich sinken. Wir gehen von etwa 50 % in den nächsten fünf Jahren aus." Dadurch werde Additive Manufacturing für viele Anwendungsbereiche immer interessanter. "2012 betrug das weltweite Marktvolumen von Additive Manufacturing 1,7 Mrd. €. Auf die Herstellung von metallenen Strukturen entfielen davon circa 10 %", präzisiert Langefeld.

"Nachdem Schlüsselpatente vor wenigen Jahren ausgelaufen sind, können 3-D-Drucker heute so preiswert hergestellt werden, dass sich diese auch Privatleute leisten können", ergänzt Frédéric Thiesse, Professor für Wirtschaftsinformatik an der Universität Würzburg. Die Tatsache, dass die Technik generativer Verfahren deutlich preiswerter geworden ist, wird nach seiner Meinung vor allem dazu führen, dass zunehmend Firmen darüber nachdenken werden, ob und wie sie die Vorteile des 3-D-Drucks in ihre bestehenden Produkt- und Dienstleistungsangebote integrieren können.

Vielversprechend sei die Technik zum Beispiel für das Herstellen von Ersatzteilen. Vor allem bei älteren Produkten, die längst nicht mehr aktuell produziert werden, lassen sich so die Lagerkosten drastisch reduzieren: "Künftig ist es sogar denkbar, dass eine Firma, die Maschinen beim Kunden wartet, einen Techniker mit einem mobilen Drucker zur Reparatur schickt", erläutert Thiesse. Die Druckdaten für alle nur denkbaren Ersatzteile würden im Internet vorgehalten, und so könne der Techniker vor Ort genau die Bauteile herstellen, die er braucht.

Auf eine steigende Nachfrage der Unternehmen setzt auch Florian Bautz, Geschäftsführer der German RepRap GmbH aus Feldkirchen bei München. Das 2010 gegründete Unternehmen hat sich darauf spezialisiert, die 3-D-Drucktechnik nicht nur preiswerter zu machen, sondern sorgt gleichzeitig dafür, dass sie einfach auch in Entwicklungsabteilungen kleinerer Firmen eingesetzt werden kann. "Die heute angebotenen 3-D-Drucker sind immer noch semiprofessionelle Geräte und vom einfachen Plug and Play weit entfernt", sagt Bautz.

Um beim Druck beispielsweise die gewünschten Genauigkeiten erzielen zu können, müssen die Druckdaten auf den jeweiligen Drucker angepasst werden. "Das ist aufwendig und erfordert einiges Rumprobieren. Um hier schneller zum Ziel zu kommen, bieten wir Downloadpakete für unsere Geräte an, bei denen die Software bereits auf die Drucker voreingestellt ist", so der German-RepRap-Geschäftsführer.

Zu den Kunden des Unternehmens aus Feldkirchen gehören neben Bastlern und vor allem mittelständischen Unternehmen auch kleinere Modellbauer. "Ein große Chance für diese Berufsgruppe besteht darin, ihr Know-how bei der Modellierung der Objekte zu nutzen, um Kunden anschließend ein Modell ausbauen zu können, das nicht nur kostengünstig ist, sondern auch innovativ gefertigt werden kann", sagt Bautz.

Aber nicht nur Start-ups wollen vom Boom der generativen Fertigungsverfahren profitieren. Auch traditionelle deutsche Maschinenbauer wie Arburg in Loßburg, Hersteller von Spritzgießmaschinen für die Kunststoffverarbeitung, haben diesen Markt im Blick: Vorgestellt wird in Frankfurt eine Maschine, mit der ähnlich wie bei 3-D-Druckern Bauteile ohne Werkzeuge generativ Schicht für Schicht hergestellt werden.

Der "Freeformer" erzeugt dabei das voll funktionsfähige Bauteil direkt aus den 3-D-CAD-Daten der Konstrukteure: "In der Maschine wird Standard-Kunststoffgranulat wie beim Spritzgießen aufgeschmolzen. Aus der flüssigen Schmelze werden Tröpfchen erzeugt, mit denen Schicht für Schicht das Bauteil aufgebaut wird", erläutert Arburg-Sprecherin Bettina Keck im Gespräch mit den VDI nachrichten.

"Die Bauteile entstehen im Freeformer dank der flüssigen Kunststofftröpfchen völlig staub- und emissionsfrei", betont Keck. Deshalb eigne sich die Maschine für praktisch jede Umgebung – unabhängig davon, ob in der Produktion, im Büro, in der Konstruktion oder in einem medizintechnisch sauberen Umfeld. Anders als bei herkömmlichen 3-D-Druckern bleibt beim Freeformer die Austragseinheit mit Düse immer in ihrer vertikalen Position. "Hier bewegt sich der Bauteilträger", erläutert Keck. HANS SCHÜRMANN

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