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Additive Fertigung Nachgefragt: Wo lohnt sich der 3D-Druck?

igus GmbH

Bild: iStock, Bluberries
08.06.2018

Die additive Fertigung ist ein absoluter Wachstumsmarkt. Zwar hat sie die Serienfertigung noch nicht erreicht, doch das Potenzial dieser Technik ist vielversprechend. Wir haben uns daher bei den Anbietern von 3D-Druck-Lösungen nachgefragt, wo sich der Einsatz von Additive Manufacturing schon jetzt lohnt.

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Additive Fertigung verzeichnet hohe jährliche Wachstumsraten. Die Massenproduktion von Bauteilen ist aber noch nicht wirtschaftlich möglich. Denn Geschwindigkeit und teilweise die Qualität reichen in absehbarer Zeit nicht an konventionelle Fertigungsverfahren heran. Wir haben uns deshalb bei Anbietern von 3D-Druck-Lösungen umgehört und folgende Frage gestellt: Wann und wo empfehlen Sie Unternehmen schon jetzt, additive Fertigungsverfahren in ihre Produktionslinien zu integrieren?

Dieser Artikel ist Teil des Fokusthemas „Additive Fertigung & 3D-Druck" aus der A&D-Ausgabe 6-2018.

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  • Additive Manufacturing ist insgesamt ein sehr ambivalentes Thema. Wir wissen, dass es seine besten Zeiten noch vor sich hat, es gibt dennoch bereits Serienproduktion. Vorreiter sind hier die Dentalbranche (Brücken, Kronen, Zahnersatz) und die Luftfahrt (Turbinen). In der Automobilbranche wird 3D-Druck noch stärker kommen, auch weil sich die Technologie für den Leichtbau eignet. Trumpf ist bei diesen Entwicklungen mit dabei. Alle unsere neuen 3D-Drucker verkaufen sich gut, wir gewinnen in unterschiedlichen Branchen immer mehr Marktanteile. Unser Unternehmen zeichnet unter anderem die Technologiebreite aus: Wir haben mit Laser Metal Fusion (LMF) und Laser Metal Deposition (LMD) beide für den Metall-3D-Druck relevanten Verfahren im Programm. So können wir die Anforderungen unserer Kunden optimal bedienen. Damien Buchbinder, Leiter technisches Produktmanagement Additive Manufacturing, Trumpf

    Additive Manufacturing ist insgesamt ein sehr ambivalentes Thema. Wir wissen, dass es seine besten Zeiten noch vor sich hat, es gibt dennoch bereits Serienproduktion. Vorreiter sind hier die Dentalbranche (Brücken, Kronen, Zahnersatz) und die Luftfahrt (Turbinen). In der Automobilbranche wird 3D-Druck noch stärker kommen, auch weil sich die Technologie für den Leichtbau eignet. Trumpf ist bei diesen Entwicklungen mit dabei. Alle unsere neuen 3D-Drucker verkaufen sich gut, wir gewinnen in unterschiedlichen Branchen immer mehr Marktanteile. Unser Unternehmen zeichnet unter anderem die Technologiebreite aus: Wir haben mit Laser Metal Fusion (LMF) und Laser Metal Deposition (LMD) beide für den Metall-3D-Druck relevanten Verfahren im Programm. So können wir die Anforderungen unserer Kunden optimal bedienen.

    Damien Buchbinder, Leiter technisches Produktmanagement Additive Manufacturing, Trumpf

    Bild: Trumpf

  • Die additive Fertigung eignet sich vor allem für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien, da im Spritzguss die Kosten für ein metallisches Werkzeug zu hoch ausfallen würden. Die additive Fertigung gestaltet sich bei kleineren Teilen kosteneffizienter als bei größeren. Bei Igus bieten wir den 3D-Druck von Verschleißteilen mit Hochleistungskunststoffen im FDM- und SLS-Verfahren an. Alternativ lässt sich auch ein Spritzgusswerkzeug per additiver Fertigung aus Kunststoff herstellen und in die Spritzgussmaschine einsetzen. Dass so hergestellte Werkzeug ist dann bis zu 80 Prozent günstiger gegenüber einem klassischen Spritzgusswerkzeug. Aus den Werkzeugen kann der Kunde sich dann aus dem vollen Igus-Programm mit 51 Werkstoffen für unterschiedlichste Einsatzszenarien bedienen. Ein solches Verfahren lohnt sich vor allem bei Serien mit bis zu 500 Teilen. Tom Krause, Leiter Geschäftsbereich Additive Fertigung, Igus

    Die additive Fertigung eignet sich vor allem für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien, da im Spritzguss die Kosten für ein metallisches Werkzeug zu hoch ausfallen würden. Die additive Fertigung gestaltet sich bei kleineren Teilen kosteneffizienter als bei größeren. Bei Igus bieten wir den 3D-Druck von Verschleißteilen mit Hochleistungskunststoffen im FDM- und SLS-Verfahren an. Alternativ lässt sich auch ein Spritzgusswerkzeug per additiver Fertigung aus Kunststoff herstellen und in die Spritzgussmaschine einsetzen. Dass so hergestellte Werkzeug ist dann bis zu 80 Prozent günstiger gegenüber einem klassischen Spritzgusswerkzeug. Aus den Werkzeugen kann der Kunde sich dann aus dem vollen Igus-Programm mit 51 Werkstoffen für unterschiedlichste Einsatzszenarien bedienen. Ein solches Verfahren lohnt sich vor allem bei Serien mit bis zu 500 Teilen.

    Tom Krause, Leiter Geschäftsbereich Additive Fertigung, Igus

    Bild: Igus

  • In den letzten Jahren hat in der additiven Fertigung ein Wandel vom einstigen Prototyping zur revolutionären Produktion von Fertigungswerkzeugen und deren tatsächlichen Einsatz in der Produktion stattgefunden. Der Trend geht definitiv zur Einführung des additiven Fertigungsverfahrens, denn die neue Technologie bietet die Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung und Herstellung komplexer Strukturen, bei einer größeren Flexibilität der Formen und kürzeren Produktionszyklen. Bereiteten komplizierte Formen und Designs den Ingenieuren bisher Bauchschmerzen, weil ihre Konstruktionen fertigungsadäquat gedacht sein mussten, spielt die Komplexität für die neue Technologie keine Rolle mehr. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich nun auch Einzelproduktionen rentieren. In der konventionellen Produktion kostet ein Einzelstück ein Vermögen und rechnet sich erst, wenn es zu tausenden gefertigt werden kann. Florian Bautz, Geschäftsführer, German RepRap

    In den letzten Jahren hat in der additiven Fertigung ein Wandel vom einstigen Prototyping zur revolutionären Produktion von Fertigungswerkzeugen und deren tatsächlichen Einsatz in der Produktion stattgefunden. Der Trend geht definitiv zur Einführung des additiven Fertigungsverfahrens, denn die neue Technologie bietet die Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung und Herstellung komplexer Strukturen, bei einer größeren Flexibilität der Formen und kürzeren Produktionszyklen. Bereiteten komplizierte Formen und Designs den Ingenieuren bisher Bauchschmerzen, weil ihre Konstruktionen fertigungsadäquat gedacht sein mussten, spielt die Komplexität für die neue Technologie keine Rolle mehr. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich nun auch Einzelproduktionen rentieren. In der konventionellen Produktion kostet ein Einzelstück ein Vermögen und rechnet sich erst, wenn es zu tausenden gefertigt werden kann.

    Florian Bautz, Geschäftsführer, German RepRap

    Bild: German RepRap

  • Additive Fertigungsverfahren spielen vermehrt auch in der industriellen Serienfertigung ihre Stärken aus, die sich vor allem unter Total-Cost-of-Ownership Gesichtspunkten (TCO) zeigen. So ist es beispielsweise möglich, durch die gezielte Nutzung von Leichtbaupotentialen nach Simulation und Topologieoptimierung den Energieeinsatz von Anwendungen zu reduzieren (Logistik, Luft und Raumfahrt). Durch Funktionsintegration ohne nennenswerte Komplexitätskosten lassen sich Prozessschritte und die Anzahl von Montageelementen verringern (fluidführende Systeme, kombinierte Funktionsbaugruppen). Dank Effizienzsteigerung von Kühl- und Temperiersystemen können außerdem die Prozesszeiten verkürzt werden (Spritzgießwerkzeugbau, Induktionsheizsysteme). Die additive Fertigung in Kombination mit traditionellen Methoden generiert hier einen hohen Mehrwert – vor allem bei geringen Stückzahlen. Dr. Ralf Gärtner, Geschäftsführer, Protiq

    Additive Fertigungsverfahren spielen vermehrt auch in der industriellen Serienfertigung ihre Stärken aus, die sich vor allem unter Total-Cost-of-Ownership Gesichtspunkten (TCO) zeigen. So ist es beispielsweise möglich, durch die gezielte Nutzung von Leichtbaupotentialen nach Simulation und Topologieoptimierung den Energieeinsatz von Anwendungen zu reduzieren (Logistik, Luft und Raumfahrt). Durch Funktionsintegration ohne nennenswerte Komplexitätskosten lassen sich Prozessschritte und die Anzahl von Montageelementen verringern (fluidführende Systeme, kombinierte Funktionsbaugruppen). Dank Effizienzsteigerung von Kühl- und Temperiersystemen können außerdem die Prozesszeiten verkürzt werden (Spritzgießwerkzeugbau, Induktionsheizsysteme). Die additive Fertigung in Kombination mit traditionellen Methoden generiert hier einen hohen Mehrwert – vor allem bei geringen Stückzahlen.

    Dr. Ralf Gärtner, Geschäftsführer, Protiq

    Bild: Protiq

  • Mit additiven Fertigungsverfahren können Produkte hergestellt werden, die mit klassischen Methoden nicht herstellbar wären, etwa Brenner für Gasturbinen mit innenliegenden Kühlstrukturen, die die Lebensdauer eines Brenners optimieren, oder Gitterstrukturen beim Flugzeugbau, die das Gewicht eines Flugzeuges reduzieren. Die Herstellung ist heute noch relativ teuer, aber durch die neuen Funktionen entsteht ein direkter Mehrwert. Ein weiteres Szenario ist das Ersatzteilgeschäft, wo Bauteile erst bei Bedarf gedruckt werden. Weiterhin bietet der 3D-Druck eine deutlich größere Fertigungstiefe, da viele Montageschritte in einem einzigen Druckprozess zusammengefasst werden. Dank intelligenter Softwaretools ist der Einstieg in den 3D-Druck schon heute relativ leicht. Und wer selber nicht investieren möchte, kann sich Bauteile über Service Provider fertigen lassen. Karsten Heuser, Vice President Additive Manufacturing, Siemens

    Mit additiven Fertigungsverfahren können Produkte hergestellt werden, die mit klassischen Methoden nicht herstellbar wären, etwa Brenner für Gasturbinen mit innenliegenden Kühlstrukturen, die die Lebensdauer eines Brenners optimieren, oder Gitterstrukturen beim Flugzeugbau, die das Gewicht eines Flugzeuges reduzieren. Die Herstellung ist heute noch relativ teuer, aber durch die neuen Funktionen entsteht ein direkter Mehrwert. Ein weiteres Szenario ist das Ersatzteilgeschäft, wo Bauteile erst bei Bedarf gedruckt werden. Weiterhin bietet der 3D-Druck eine deutlich größere Fertigungstiefe, da viele Montageschritte in einem einzigen Druckprozess zusammengefasst werden. Dank intelligenter Softwaretools ist der Einstieg in den 3D-Druck schon heute relativ leicht. Und wer selber nicht investieren möchte, kann sich Bauteile über Service Provider fertigen lassen.

    Karsten Heuser, Vice President Additive Manufacturing, Siemens

    Bild: Siemens

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