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Montag, 11. Dezember 2017

3-D-Druck

Startschuss für die Serienfertigung

Von Stefan Asche | 25. Mai 2017 | Ausgabe 21

In einer Kooperation wollen die drei Branchenriesen Airbus, Daimler und Eos das Drucken von Aluminiumteilen automatisieren.

BU NextGenAM
Foto: PAG

Gedruckte Titanteile haben es bei Airbus schon in die Serie geschafft. Der abgebildete Befestigungsclip (vorne) ist 64 % leichter als sein Vorgänger (Hintergrund).

Rotierende Spotlights, eine riesige Leinwand, fulminanter Kinosound, ein eindringlicher Countdown und ein fallender Vorhang – wenn Branchengrößen ein Großprojekt starten, wird das gerne groß inszeniert. So geschehen vergangene Woche im niedersächsischen Varel. Die dort ansässige Airbus-Tochter Premium Aerotec, der Fahrzeugbauer Daimler und Druckerhersteller Eos unterzeichneten einen Vertrag, um den 3-D-Druck von Aluminium großserientauglich zu machen. 6 Mio. € lassen sich die Partner das Projekt kosten. Es ist auf 18 Monate angelegt. Ziel ist die Errichtung einer vollautomatisierten Produktionslinie. Der futuristische Maschinenpark soll fertige Produkte ausspucken, nachdem er mit Metallpulver gefüttert wurde – und das zu wettbewerbsfähigen Konditionen.

„Nur 30 % der Kosten eines additiv gefertigten Bauteils entfallen aktuell auf den Drucker“, erklärt Gerd Weber, Leiter des Premium-Aerotec-Standortes Varel. „Die übrigen 70 % verteilen sich also auf die vor- und nachgelagerten Prozessschritte. Dazu zählen beispielsweise die Pulverzuführung oder die Entgratung, die Wärmebehandlung und die abschließende Qualitätskontrolle.“ In diesen Bereichen schlummere ein sehr viel größeres Sparpotenzial als in den weitgehend ausgereiften Laserschmelzanlagen.

Gehoben werden soll dieses Potenzial u. a. mithilfe von Robotern und dem „Shared Modules“-Konzept von Eos. Wie das ablaufen könnte, erläutert Nikolai Zaepernick, verantwortlich für das Eos-Geschäft in Europa: „Alle Drucker eines Standortes werden über ein zentrales Pulvermanagement mit Rohstoffen versorgt.“ Anstehende Druckdateien würden automatisch an verfügbare Drucker verteilt. „Nachdem eine Maschine ihren Baujob abgearbeitet hat, fährt der Bauraum auf autonomen Peripheriemodulen zu einer Auspackstation. Dort werden Pulverreste entfernt.“ Nicht aufgeschmolzenes Pulver werde zurückgeführt, aufbereitet und könne nach Mischung mit Neumaterial wiederverwendet werden. „In einer folgenden Station wird das Bauteil von der Bauplattform gelöst und von Stützstrukturen befreit. Dann wird es zur Wärmebehandlung einem Ofen zugeführt.“ Das könne von einem Industrieroboter erledigt werden. „Abschließend kommt das fertige Produkt zur Qualitätskontrolle.“ Hier sei der Einsatz optischer Systeme denkbar.

Die Hardware ist laut Zaepernick schon weitgehend vorhanden. Als Drucker ist das Vier-Laser-System EOS M 400–4 gesetzt. Die übrigen Automatisierungslösungen wie fahrerlose Transportfahrzeuge, Roboter, Entgratungsautomaten etc. werden von Partnerunternehmen geliefert. Welche das sind, verrät Zaepernick nicht. Im Projekt gehe es nun darum, die Abläufe und Schnittstellen industrietauglich zu machen und für die Partner zu optimieren.

Daimler möchte das System nach Projektende zunächst nutzen, um Bauteile für kleinere Serien zu generieren. „Beispiele sind Sportfahrzeuge, Lkw, Busse oder auch E-Mobile“, erläutert Thomas Behr, Leiter Karosserietechnologien, Forschung und Vorentwicklung. „Außerdem kann es im Ersatzteilbereich und in der Werkzeugfertigung eingesetzt werden.“ Später sei eine breitere Nutzung aber durchaus denkbar. „Zuerst müssen die Konstrukteure aber lernen, stärker additiv zu denken. Wir haben ein entsprechendes Schulungskonzept entworfen und führen bereits Inhouse-Fortbildungen durch.“ Parallel müssten sowohl die Werkstoffe als auch das Verfahren für die Automobilindustrie qualifiziert werden. „Am Ende wollen wir nicht nur den Leichtbau vorantreiben. Wir wollen mit den neuen Teilen gleichzeitig eine Performancesteigerung im Produkt erreichen und Fügeoperationen einsparen.“

Airbus bringt erste additiv gefertigte Teile bereits in bestehende Flugzeugtypen wie den Militärtransporter A400M oder den zivilien Langstreckenflieger A350 XWB ein. Mit der nächsten Generation der A320-Familie soll die Technologie dann in die Breite getragen werden. „Dort werden gedruckte Aluminiumteile von Beginn an im großen Stil enthalten sein“, so Weber.

Hans J. Langer, Gründer und Vorstandsvorsitzender der Eos-Gruppe, sieht noch großes Potenzial im Aluminiumdruck. „Erst vor kurzem haben wir eine völlig neue Legierung entwickelt. Mit ihr können wir Produkte erstellen, welche das Gewicht von Aluminium und zugleich die Härte von Stahl aufweisen.“ Der Schlüssel zu diesem Erfolg sei technologieimmanent: „Der Laserschmelzprozess beinhaltet schließlich auch immer das Laserhärten.“ Durch eine smarte Einstellung der Parameter ließen sich innerhalb der Maschine neue Materialeigenschaften kreieren.

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