additive 00.2018

Industrie
| Das Kompetenznetzwerk der Industrie
Eine Sonderausgabe der
additive
00-2018 01-2018
Das Magazin für generative Fertigung
Trend AM – Substitution oder Ergänzung? Seite 42
Verfahren – Produktiver Aufbau aus dem Pulverbett Seite 58
Dienstleistung – AM-Spezialisten unterstützen traditionelle Fertigung Seite 86
Special
3D-Druck

Industrie
| Das Kompetenznetzwerk der Industrie
Eine Sonderausgabe der
additive
00-2018 01-2018
Das Magazin für generative Fertigung
Trend AM – Substitution oder Ergänzung? Seite 42
Verfahren – Produktiver Aufbau aus dem Pulverbett Seite 58
Dienstleistung – AM-Spezialisten unterstützen traditionelle Fertigung Seite 86
Special
3D-Druck

Editorial
Hier entsteht etwas völlig Neues!
■■■■■■ Die Additive Fertigung boomt – gerade im Metallbereich.
Beflügelt von Erfolgen in Luftfahrt und Medizintechnik,
ziehen Big Player der Produktionsindustrie Fabriken
hoch und schmieden Allianzen mit dem Ziel, die Technologie
in die Großserie zu führen. Das Team der mav hat sich entschlossen,
diesem Zukunftsthema eine eigene Plattform zu
bieten. Die Fachzeitschrift additive gibt Fertigungsunternehmen
Einblicke in die neuesten Technologieentwicklungen und
zeigt praxisnahe Anwendungsbeispiele
generativer
Verfahren. Was Sie jetzt in
den Händen halten ist ein
Vorgeschmack auf die neue
additive.
Was ist das Besondere an
der additiven Fertigung? Als
Ergänzungstechnologie zur
Zerspanung eröffnet additive
Manufacturing völlig neue
Möglichkeiten der Formgebung,
Funktionalisierung
und Varianz
von Bauteilen.
Die additiven Fertigungsverfahren haben in der Konstruktion
die bislang geometrischen geltenden Restriktionen hinter
sich gelassen: Freiformflächen, Hinterschnitte oder innen liegende
Hohlräume sind damit einfach realisierbar. Individualisierte
Produkte in kleinen Losgrößen können mir der additiven
Fertigung wirtschaftlich produziert werden. Mithilfe der
generativen Verfahren werden Themen wie Leichtbau,
Bionik oder Funktionsintegration in innovative
Produkte umgesetzt.
Konkret wird sich die additive mit drei großen Themenblöcken
beschäftigen: Rapid Prototyping, Rapid Tooling und
Rapid Manufacturing. Ebenso sollen Aspekte wie das verfahrensgerechtes
Konstruieren für additive Fertigungstechnologien
oder der Einzug der Automatisierungstechnik bei den generativen
Verfahren und noch vieles mehr besprochen werden.
Die Liste der spannenden Themen ist riesig, wir wollen
Ihnen mit zunächst zwei Ausgaben im Jahr 2018 einen umfassenden
Einblick in das innovative Themenfeld der additiven
Fertigung aufzeigen.
Ich freue mich darauf Ihnen 2018 die völlig neue additive
präsentieren zu können!
■
Frederick Rindle
Redakteur
frederick.rindle@konradin.de
Treten Sie mit der
additive in Kontakt
· Chefredakteur:
Dipl.-Ing. (FH) Holger Röhr
holger.roehr@konradin.de
· Redaktion:
Frederick Rindle
Phone: 0711 7594-539
frederick.rindle@konradin.de
Dr. Frank-Michael Kieß
frank-michael.kiess@konradin.de
· Anzeigenleitung:
Dipl.-Oec. Peter Hamberger
Phone: 0711 7594-360
peter.hamberger@konradin.de
Zum Titelbild
Mit dem LaserCUSING Schichtbauverfahren der
Concept-Laser GmbH können sowohl Werkzeugeinsätze
mit konturnaher Kühlung, als auch Direktbauteile
für die Branchen Schmuck, Medizin, Dental, Automotive,
Luft- und Raumfahrt gefertigt werden. Hier ein
Schneidplatten-Bohrer des Präzisionswerkzeughersteller
Mapal Dr. Kress KG. Bild: LaserCUSING, Mapal
Dr. Kress KG
00 2018 3

Trum
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Pro
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ruck
Leistungsstarke Mittelformatmaschinen mit Wechselzylinder für industrielle
Serienproduktion im LMF-Verfahren – industrietaugliche
Peripherie für externes Teile- und Pulvermanagement – Lösungswelt
TruConnect und Monitoring für vernetzte Fertigung auch im
Bereich Additive Manufacturing.

Anlagen 01
Bild: Trumpf
00 2018 5

01Anlagen
■■■■■■ Der Lasersystemhersteller Trumpf hat auf
der Fachmesse Formnext in Frankfurt seine neuen
3D-Drucker Tru-Print 3000 und Tru-Print 5000 vorgestellt.
Die Mittelformatmaschinen basieren auf der Fertigungstechnologie
Laser Metal Fusion (LMF) und generieren
komplette Bauteile per Laser Schicht für
Schicht im Pulverbett. Die Bauteile können eine Größe
von bis zu 300 Millimeter Durchmesser und 400 Millimeter
Höhe haben. Mit ihrem cleveren Wechselzylinderprinzip,
das einen schnellen Wechsel der Bau- und Vorratszylinder
ermöglicht, und der industrietauglichen Peripherie,
zielen die neuen Anlagen auf die Serienproduktion
von komplexen metallischen Bauteilen ab. Zudem
rückt Trumpf mit der Tru-Print 3000 die komplette Prozesskette
der additiven Fertigung in den Fokus.
Zu Beginn der Prozesskette steht die Datenvorbereitung
für das 3D-Konstruktions- und Fertigungsprogramm.
Trumpf bietet hierfür mit dem Softwarepaket
„TruTops Print mit NX“ erstmals eine durchgängige
Softwarelösung mit einheitlicher Benutzeroberfläche
ohne Systembrüche an. Von der praktischen Pulverzufuhr,
die den großen internen Pulverspeicher füllt, über
die additive Fertigungstechnologie selbst, bis hin zu den
nachgelagerten Arbeitsschritten wie dem Entpacken
und Reinigen des frisch generierten Bauteils, deckt
Trumpf auch alle weiteren Bereiche mit industriereifen
Lösungen ab. Der Laserpionier adressiert auch beim
Additive Manufacturing das Thema Industrie 4.0, um
Geschäftsprozesse ganzheitlich zu optimieren. So lassen
sich beispielsweise unterschiedlichste Zustandsparameter
während des Fertigungsprozesses über verschiedene
Monitoring-Lösungen überwachen, analysieren und
mobil bedienen. Die Lösungswelt für Industrie 4.0 bei
Trumpf ist Tru-Connect; sie steht für die vernetzte Fertigung,
die Maschinen, Menschen und Informationen
miteinander verbindet.
Mit dem LMF-Verfahren lassen sich komplexe Innenraumstrukturen
generieren. Der Laser schmilzt
die gewünschte Teilekontur schichtweise im Pulverbett
auf. Bild: Trumpf
Hohe Produktivität dank niedriger
Stillstands- und Nebenzeiten
Mit den beiden Anlagen Tru-Print 3000 und Tru-Print
5000 lassen sich komplexe, metallische Bauteile aus
Pulver generieren. Hierfür kommen je nach Bauteil alle
schweißbaren Werkstoffe wie beispielsweise Stähle, Nickelbasislegierungen,
Titan oder Aluminium als Pulver
in Frage. Da die Tru-Print 3000 mit zwei Vorratszylindern
ausgestattet ist, stehen für jeden Baujob bis zu 75
Liter Pulver zur Verfügung – das ist etwa zweieinhalbmal
so viel Pulvervorrat wie das Bauvolumen selbst. Genügend
Material also, um den gesamten Aufbauprozess
durchzuführen, ohne den Vorgang zu unterbrechen, um
Pulver nachzufüllen. Und selbst wenn das Pulver einmal
knapp werden sollte, greift das clevere Wechselzylinderprinzip:
Die Tru-Print 3000 ist so ausgelegt, dass sich
Vorrats- und Überlaufzylinder während des Fertigungs-
SCHICHT FÜR SCHICHT
GENERIERT DIE MITTELFORMATMASCHINE IM PULVERBETT KOMPLETTE BAUTEILE PER LASER.
DIE BAUTEILE KÖNNEN EINE GRÖßE VON BIS ZU 300 MILLIMETER DURCHMESSER UND
400 MILLIMETER HÖHE HABEN.
6 00 2018

prozesses austauschen lassen. Das senkt Stillstands- und
Nebenzeiten und erhöht gleichzeitig die Produktivität
des 3D-Druckers.
Industrielles Pulver- und Teilemanagement
Entscheidend für einen industriereifen Serienfertigungsprozess
sind auch die Peripherie der Anlage und das Pulvermanagement.
Die automatisierte Trumpf Siebstation
reinigt mehrere Hundert Kilogramm Pulver pro Stunde
und sichert so eine gleichbleibende Qualität des Pulvers.
In Sachen Pulver überlässt Trumpf auch sonst nichts
dem Zufall: Egal ob Korngröße, Korngrößenverteilung
oder Fließfähigkeit – in einem speziellen Labor ermitteln
die Entwickler optimale Parameter und untersuchen,
bei welcher Laserleistung und Prozessgeschwindigkeit
sich das Pulver bestmöglich verhält. Bevor das
Pulver ausgeliefert wird, prüft Trumpf intern, ob es den
Qualitätsanforderungen des Kunden genügt.
Nachdem der Aufbauprozess abgeschlossen ist, gilt
es das generierte Bauteil aus der Maschine zu holen, zu
reinigen und von der Substratplatte zu lösen. Hierfür
hat Trumpf eine Entpackstation im Programm. Diese ist
nahtlos in die Prozesskette integriert; der abgedeckte
Bauzylinder lässt sich direkt in die Station fahren. Vorteil:
Das externe Entpacken führt zu einer hohen Maschinenverfügbarkeit.
Dank Schutzhandschuhen und
Sichtschutz kommt der Anwender beim Entpacken und
Reinigen nicht mit dem Pulver in Berührung. Das überschüssige
Material landet am Ende wieder in der Siebstation.
Dadurch ist ein sicherer und geschlossener Pulverkreislauf
gewährleistet.
Neues Maschinenkonzept für mehr Produktivität
Und wie sieht es mit der nächsten Generation von
3D-Druckern aus? Trumpf arbeitet an Maschinenkonzepten,
die den additiven Prozess noch produktiver machen.
Der auf der Formnext vorgestellte Demonstrator
der Tru-Print 5000 basiert auf dem Multilaserprinzip
und ist mit drei 500 Watt starken Trumpf Lasern ausgestattet,
die gleichzeitig überall in der Prozesskammer arbeiten
und so schneller und effizienter Bauteile im Bauzylinder
generieren.
Unabhängig von Anzahl und Geometrie der Bauteile
können alle drei Laser gleichzeitig im gesamten Bauraum
belichten und sind nicht auf definierte Bereiche
begrenzt, was zu hohen Aufbauraten führt. Intelligente
Belichtungsstrategien ermitteln automatisch die idealen
Laserbahnen, so dass alle drei Laser immer teileübergreifend
belichten. Zudem lassen sich die Laser flexibel
den zu generierenden Bauteilen zuordnen. Vorteil hierbei:
Es entstehen keine Nahtstellen an den Bauteilen, da
die Außenkonturen nahtlos mit nur einem Laser erstellt
werden. Mit ihrer integrierten Vorheizung von bis zu
500 Grad Celsius bietet die Tru-Print 5000 zudem eine
hohe Bauteilqualität und wird den hohen Produktionsanforderungen
für die industrielle Serienfertigung gerecht.
■
Trumpf GmbH + Co. KG
www.trumpf.com
Mit der Tru-Print 3000
lassen sich metallische
Bauteile mit einer Größe
von bis zu 300 Millimeter
Durchmesser und
400 Millimeter Höhe
generieren. Die Anlage
ist mit einem 500 Watt
starken Laser ausgestattet.
Bild: Trumpf
00 2018 7

02 Interview
3D-Druck-Spezialist unter neuer Führung
„Keppler, übernehmen Sie“
Der 3D-Druck-Spezialist EOS hat Dr. Adrian Keppler zum CEO und
Sprecher der Geschäftsführung bestellt. Gemeinsam mit Dr. Tobias
Abeln (CTO) und Eric Paffrath (CFO) wird er das operative Geschäft
der EOS GmbH führen. Die additive sprach mit ihm über die Herausforderungen
der Zukunft. Das Interview führte: Frederick Rindle
■■■■■■ additive: Weit hinten, hinter den Wortbergen,
fern der Länder Vokalien und Konsonantien leben
die Blindtexte?
Keppler: Abgeschieden wohnen sie in Buchstabhausen
an der Küste des Semantik, eines großen Sprachozeans.
Ein kleines Bächlein namens Duden fließt durch ihren
Ort und versorgt sie mit den nötigen Regelialien. Es ist
ein paradiesmatisches Land, in dem einem gebratene
Satzteile in den Mund fliegen. Nicht einmal von der allmächtigen
Interpunktion werden die Blindtexte beherrscht
– ein geradezu unorthographisches Leben.
Eines Tages aber beschloss eine kleine Zeile Blindtext,
ihr Name war Lorem Ipsum, hinaus zu gehen in
die weite Grammatik. Der große Oxmox riet ihr davon
ab, da es dort wimmele von bösen Kommata, wilden
Fragezeichen und hinterhältigen Semikoli, doch das
Blindtextchen ließ sich nicht beirren.
additive: Sieben Versalien?
Keppler: Es packte seine sieben Versalien, schob sich
sein Initial in den Gürtel und machte sich auf den Weg.
Als es die ersten Hügel des Kursivgebirges erklommen
hatte, warf es einen letzten Blick zurück auf die Skyline
seiner Heimatstadt Buchstabhausen, die Headline von
Alphabetdorf und die Subline seiner eigenen Straße, der
Zeilengasse. Wehmütig lief ihm eine rhetorische Frage
über die Wange, dann setzte es seinen Weg fort. Unterwegs
traf es eine Copy. Die Copy warnte das Blindtextchen,
da, wo sie herkäme wäre sie.
additive: Weit hinten, hinter den Wortbergen, fern der
Länder Vokalien und Konsonantien leben die Blindtexte?
Abgeschieden wohnen sie in Buchstabhausen an der
Küste des Semantik, eines großen Sprachozeans?
Keppler: Ein kleines Bächlein namens Duden fließt
durch ihren Ort und versorgt sie mit den nötigen Regelialien.
Es ist ein paradiesmatisches Land, in dem einem
gebratene Satzteile in den Mund fliegen. Ein kleines
Bächlein namens Duden fließt durch ihren Ort und versorgt
sie mit den nötigen Regelialien. Es ist ein paradiesmatisches
Land, in dem einem gebratene Satzteile in den
Mund fliegen.
additive: ...allmächtigen Interpunktion?
Keppler: Nicht einmal von der allmächtigen Interpunktion
werden die Blindtexte beherrscht – ein geradezu
unorthographisches Leben. Eines Tages aber beschloss
eine kleine Zeile Blindtext, ihr Name war Lorem Ipsum,
hinaus zu gehen in die weite Grammatik. Der große Oxmox
riet ihr davon ab, da es dort wimmele von bösen
Kommata, wilden Fragezeichen und hinterhältigen Semikoli,
doch das Blindtextchen ließ sich nicht beirren.
additive: Es packte seine sieben Versalien, schob sich
sein Initial in den Gürtel und machte sich auf den Weg?
Keppler: Als es die ersten Hügel des Kursivgebirges erklommen
hatte, warf es einen letzten Blick zurück auf
die Skyline seiner Heimatstadt Buchstabhausen, die
Headline von Alphabetdorf und die Subline seiner eigenen
Straße, der Zeilengasse. Wehmütig lief ihm eine rhetorische
Frage über die Wange, dann setzte es seinen
Weg fort. Unterwegs traf es eine Copy. Die Copy warnte
das Blindtextchen, da, wo sie herkäme wäre sie. Weit
hinten, hinter den Wortbergen, fern der Länder Vokalien
und Konsonantien leben die Blindtexte? Abgeschieden
wohnen sie in Buchstabhausen an der Küste des Semantik,
eines großen Sprachozeans.
■
„Es packte seine sieben Versalien,
schob sich sein Initial in den Gürtel
und machte sich auf den Weg.“
Dr. Adrian Keppler, CEO EOS. Bild: EOS
8 00 2018

00 2018 9

SPECIAL
Wirtschaftlicher 3D-Druck erfordert ganz neue Denkansätze
Additive Fertigung
auf dem Weg in die Serie
Additive Manufacturing (AM) boomt – gerade im Metallbereich. Beflügelt
von Erfolgen in Luftfahrt und Medizintechnik, ziehen Big
Player der Produktionsindustrie Fabriken hoch und schmieden
Allianzen mit dem Ziel, die Technologie in die Großserie zu führen.
Doch nur wenn Bauteile völlig neu gedacht werden, ergibt sich
auch ein Business Case für AM. Für die Metallindustrie könnten
sich dort die Zukunftsmärkte eröffnen. Autor: Dr. Frank-Michael Kieß
3D-Metalldruck ist gefragt
■■■■■■ „Additive Manufacturing war einer der
Treiber des deutschen Maschinenbaus in den letzten 10
Jahren.“ So lautet die Schlagzeile einer – wenngleich
imaginären – Pressemitteilung des Branchenverbands
VDMA aus dem Jahr 2025. Das Zukunftsbild, das
VDMA und Fraunhofer ISI entworfen haben (siehe Seite
32), antizipiert ein rasantes Wachstum der additiven
Fertigungsverfahren in den kommenden Jahren. Besonders
stark werde der Zuwachs im Bereich Metallpulver
bzw. daraus hergestellten metallischen Bauteilen sein.
„Die relativ günstigen und hochverfügbaren Ausgangsstoffe
ermöglichten eine Anwendung auch in den Massenmärkten“,
heißt es weiter. „So werden seit 2025 wieder
deutlich umfangreicher metallische Bauteile im Automobilsektor
eingesetzt. Dennoch sind die Fahrzeuge
deutlich leichter geworden. Diese Entwicklung hätte
2015 noch niemand erwartet.“
Ob alles tatsächlich so eintritt, ist offen – aber vieles
deutet darauf hin. Das Beratungshaus Roland Berger erwartet,
dass der Markt für additive Fertigung in den
kommenden Jahren mit jährlichen Wachstumsraten
zwischen 25 und 40 Prozent expandiert. „Die Zahl der
ausgelieferten AM-Maschinen ist in den vergangenen
zwei Jahren exponentiell angestiegen“, berichtet Peter
Jain, Geschäftsführer des schwedischen Anlagenherstellers
Arcam in Deutschland.
Entsprechend müssen sich die etablierten Hersteller
auf wachsenden Wettbewerb einstellen: 97 Hersteller
von AM-Systemen zählen die Marktexperten von Wohlers
Associates in ihrer aktuellen Studie – doppelt so viele
wie noch vor drei Jahren. Gerade im Bereich 3D-Metalldruck
sind zahlreiche Newcomer unterwegs, die sich
in den vorherrschenden Verfahren selektives Laserschmelzen
(SLM), Elektronenstahlschmelzen (EBM)
und Laserauftragsschweißen (LMD) versuchen, oder
aber mit ganz neuen Verfahren den Markt aufmischen
wollen (siehe Seite 28). Dabei rennen sie in der Branche
offene Türen ein: Bereits die Hälfte aller AM-Dienstleister
betrieben laut Wohlers Report 2017 Systeme für Fertigung
von Metallteilen. „Und die Umsätze mit Metallpulver
sind in den vergangenen zwei Jahren um mehr
als den Faktor 2,5 gestiegen“, merkt Herausgeber Terry
Wohlers an.
Wachsende Konkurrenz bei Werkstoffanbietern
Fast die Hälfte der von Wohlers Associates befragten Additive-Manufacturing-Dienstleister betreiben
Anlagen für die Herstellung metallischer Bauteile.
Quelle: Wohlers Report 2017
Das ruft die Arrivierten der Metallindustrie auf den
Plan. So hat Arconic, eine Abspaltung des US-Aluminiumriesen
Alcoa, im Sommer vergangenen Jahres in
Pittsburgh eine hochmoderne Produktionsstätte für Titan-,
Nickel- und Aluminiumpulver eröffnet, die dem
3D-Druck von Luftfahrtteilen für Airbus dienen soll.
10 00 2018

Im Herbst vergangenen Jahres hat der Fertigungsdienstleister
Alesco seinen Maschinenpark um eine Lumes 24-Avance von
Matsuura erweitert, die selektives Laserschmelzen und Fräsbearbeitung
in einem System integriert. Bild: Alesco
Auch Hersteller wie die kanadische Pyrogenesis, die britische
Metalysis oder die deutsche Heraeus wollen mit
maßgeschneiderten Metallpulvern für die additive Fertigung
punkten – und dabei ihre metallurgische Kompetenz
ausschöpfen. Denn Reinheit, Korngröße und -geometrie
des Materials haben großen Einfluss auf das
Bauergebnis. „Die Qualität des Pulvers beeinflusst die
Bauteilqualität enorm“, bestätigt Jain. Platzhirsche im
3D-Metalldruck, deren Geschäftsmodell die Lieferung
des passenden Pulvers für ihre Anlagen beinhaltet, müssen
sich also auf Konkurrenz gefasst machen.
Verstärkter Wettbewerb in Verbindung mit einer einsetzenden
Industrialisierung der additiven Fertigung,
wie sie sich momentan in der Luftfahrtindustrie abzeichnet,
könnte dazu beitragen, die Materialkosten zu
senken. Aktuell sind die Pulver immer noch zu teuer, als
dass AM etablierte Verfahren der Metallindustrie in
großem Stil ablösen könnte. „Zum Kopieren bestehender
Bauteile ist die additive Technologie allerdings auch
in den seltensten Fällen sinnvoll“, stellt Dr. Christoph
Klahn vom Schweizer Technologietransferzentrum Inspire
AG klar. „Die Werkstoffe sind teurer, die Produktion
ist teurer – ohne am Bauteildesign anzusetzen, ergibt
sich meist kein Business case.“ Bestehe jedoch das Potenzial,
das Gewicht zu reduzieren, Funktionen zu integrieren,
den Montageaufwand zu senken oder die Effizienz
über die gesamte Lebensdauer des Bauteils zu erhöhen,
dann lohne sich die additive Fertigung.
Einer der interessantesten Zielmärkte ist die Luftfahrt,
in der Treibstoffkosten einen hohen Anteil an den
Gesamtkosten tragen. „1 Prozent weniger Gewicht bei
einem Passagierflugzeug bedeuten 0,25 bis 0,75 Prozent
weniger Kerosinverbrauch“, rechnet Klahn vor. Ein
schon klassisches Beispiel liefern die Ti-gedruckten Kabinenhalter
(Brackets) für den Airbus A350, die in Zusammenarbeit
mit Concept Laser und dem Hamburger
Laser Zentrum Nord entwickelt wurden. Nur eines der
um 40 Prozent gewichtsreduzierten Bauteile bedeutet
schon 135 g weniger Gewicht, was sich in 0,02 Liter
weniger Kerosin pro Flug beziehungsweise, über die Lebensdauer
von 30 Jahren gerechnet, in einer Einsparung
von 660 Litern Kerosin niederschlägt.
00 2018 11

SPECIAL
Gedruckte Triebwerksteile boomen
Kein Wunder also, dass die gerade Luftfahrtindustrie einige
der Blaupausen für den industriellen Einsatz von
AM geliefert hat. Besonders prominent: Die 3D-gedruckte
Einspitzdüse für das LEAP-Triebwerk von GE,
die gleich drei der genannten Vorteile von AM vereint:
Das Bauteil ist um 25 Prozent leichter geworden, es bietet
die fünffache Lebensdauer und integriert 20 vormals
separat hergestellte Komponenten. Die Nachfrage ist
groß: Im Werk von GE Aviation in Auburn/Alabama
fertigen 28 AM-Anlagen rund um die Uhr Einspritzdüsen
für das Triebwerk – bis 2020 sollen es 50 sein, die
40 000 dieser Bauteile pro Jahr ausstoßen.
Von derlei Erfolgen beflügelt, ist GE jetzt massiv in
das Geschäft mit additiven Fertigungsanlagen eingestiegen.
Für über eine Milliarde Dollar haben die Amerikaner
gleich zwei marktführende Unternehmen übernommen:
die deutsche Concept Laser und die schwedische
Arcam. Damit hat GE die beiden vorherrschenden Technologien
SLM und EBM im Portfolio. „Das langfristige
Marktpotenzial der additiven Fertigung ist gewaltig und
liegt bei rund 75 Milliarden Euro“, erklärt CEO Jeff Immelt.
„Bis 2020 wollen wir unser Geschäft mit additivem
Equipment und Dienstleistungen von jetzt 300 Millionen
US-Dollar auf 1 Milliarde US-Dollar steigern.“
Bei der Herstellung dieses
künstlichen Hüftgelenks
kam eine EBM-Anlage von
Arcam zum Einsatz. Die
„zellulären“ Oberflächenstrukturen
ließen sich ohne
additive Technologien
kaum herstellen.
Bild: GE Additive
Großes Marktpotenzial
Im Vergleich zum weltweiten Werkzeugmaschinen-Markt machte das Geschäft mit AM-Anlagen 2014 gerade mal 1 Prozent aus.
Doch das Potenzial ist groß: Bis 2020 sagen Analysten jährliche Wachstumsraten zwischen 25 und 40 Prozent voraus.
Quelle: Roland Berger: Additive Manufacturing – Next Generation (2016)
12 00 2018

Bei SLM wie bei EBM wird Metall im Pulverbett verschmolzen,
nur dass im ersten Fall ein Laser, im zweiten
Fall ein Elektronenstrahl zum Einsatz kommt. Die verbreiterte
SLM-Technologie bietet eine große Varianz an
Werkstoffen und erzeugt feinere Oberflächen. Demgegenüber
ist EBM im Wesentlichen auf Titan und seine
Legierungen sowie Kobalt-Chrom beschränkt, bietet
aber eine höhere Produktivität und sehr gute Materialeigenschaften,
die die Qualität von Schmiedeteilen erreichen
oder sogar übertreffen sollen.
Ein wichtiges Anwendungsfeld ist die Medizintechnik.
Hier haben additive Verfahren in dedizierten Bereichen
bereits heute konventionelle Technologien abgelöst.
„Pro Jahr werden mehrere Hunderttausend künstliche
Hüftpfannen gefertigt“, berichtet Jain. Gegossen
würden sie nicht mehr, sondern ausschließlich additiv
hergestellt und am Ende zerspant, um Innenkontur und
Gewinde anzubringen. Die geforderten zellulären Oberflächenstrukturen
wären anders gar nicht herstellbar.
„Das ist ein Massenprodukt geworden.“
Auch in der Luftfahrt eröffnen Arcams EMB-Maschinen
Potenziale. So hat die italienische GE-Tochter
Avia Aero Ende vergangenen Jahres zehn Anlagen beschafft:
Im Werk Cameri werden damit Turbinenschaufeln
aus Titanaluminid hergestellt – einem Hochtemperaturwerkstoff,
der 50 Prozent leichter als Nickel-Basislegierungen,
aber kaum wirtschaftlich zerspanbar ist.
Einsatz finden sie im weltgrößten Düsentriebwerk
GE9X für Boeings neues Langstreckenflugzeug Boeing
777X, das Anfang 2020 auf den Markt kommen soll.
Big Player wollen AM fit für die Großserie machen
Neben GE haben sich auch andere große Industrie-Player
ins 3D-Druck-Geschäft eingeschaltet und suchen den
Schulterschluss mit AM-Herstellern und -Dienstleistern.
So integriert Siemens die Technologie des belgischen
AM-Spezialisten Materialise in seine CAD/CAM-Suite
NX – mit dem Ziel, den Design-to-Manufacturing-Prozess
um bis zu 30 Prozent zu beschleunigen. Und im
Projekt Nextgen AM arbeitet der Automobilkonzern
Daimler mit dem SLM-Anlagenbauer EOS und dem
Aero space-Zulieferer Premium Aerotec an der nächsten
Generation des industriellen 3D-Drucks, der die Technologie
über den Einsatz in der Luftfahrt hinaus in die
automobile Großserie führen soll.
Auch die Lohnfertiger rüsten auf: 20 Millionen Euro
hat die FIT AG in die nach eigenen Angaben weltweit
erste Fabrik investiert, die rein auf die AM ausgerichtet
ist. Im April im oberpfälzischen Lupburg eröffnet, bietet
sie allein ein ganzes Stockwerk für die additive Fertigung
von Metallteilen. Damit könne man heute die
größten Kapazitäten für additiv gefertigte Metallteile
weltweit aufweisen.
Auf Wachstumskurs ist auch IRPD, ein Joint Venture
des Schleiftechnik-Konglomerats United Grinding und
Die additive Einspritzdüse für das LEAP-Triebwerk von GE ist eines
der prominentesten 3D-Metalldruck-Teile. Es integriert 19
vormals separate Bauteile in einem und bringt eine Gewichtsersparnis
von 25 Prozent. Bild: GE Additive
der Inspire AG mit Beteiligung der ETH Zürich. Die
Schweizer, die über einen breiten Maschinenpark zur
additiven Herstellung von metallischen wie auch von
Kunststoffteilen verfügen, haben im vergangenen Jahr
ein Umsatzplus von 36 Prozent erzielt und planen für
2017 weiteres signifikantes Wachstum. Ihr Design- und
Fertigungs-Knowhow ist auch innerhalb der eigenen
Gruppe gefragt. So hat der Rundschleifmaschinen-Hersteller
Studer strömungsoptimierte Düsen – in diesem
Fall auf Polymerbasis – für die Kühlmittelzufuhr entwickeln
können. Additiv hergestellt, reduzieren sie Kühlmittel-
und Energieverbrauch deutlich, lassen sich außerdem
flexibler einsetzen und benötigen weniger Platz.
Andere Dienstleiter kaprizieren sich auf die Möglichkeiten
der neuen Hybridmaschinen, die Zerspanung
und additive Fertigung integrieren. So hat die hessische
Alesco auf der Moulding Expo in Stuttgart gezeigt, was
sich mit der Lumex-Maschine des japanischen Herstellers
Matsuura so alles bewerkstelligen lässt. „Die Kombination
von SLM und High Speed Cutting (HSC) eröffnet
vollkommen neue Möglichkeiten in der Konstruktion“,
so Geschäftsführer Rüdiger Ihle. „Eine Baugruppe,
die bislang aus mehreren Teilen bestand, kann
nun womöglich in einem einzigen Bauteil in einem
Durchgang umgesetzt werden.“
■
00 2018 13

03 Produkte
Hybridisierung von 3D-Druck mit Carbonfasern
Additive Carbon
■■■■■■ Die Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks vereint
mit der Performance von Carbon: Cikoni zeigt mit
einer innovativen Technologie, wie dies leicht und kostengünstig
gelingt. Die additive Fertigung erlaubt eine
nahezu uneingeschränkte Gestaltungsfreiheit – ein Freiheitsgrad,
der gerade im Leichtbau innovative Bauweisen
ermöglicht. Die Werkstoffkennwerte kommen allerdings
bislang nicht an die hohen Belastbarkeiten von
Carbon heran. CFK spielt seine Stärken vor allem dann
aus, wenn die Belastung in Vorzugsrichtung entlang der
Fasern stattfindet. Additive Carbon erlaubt durch einen
kombinatorischen und vollautomatisierten Ansatz die
Realisierung von Hybridkonstruktionen, in denen die
Kohlefaserverstärkung unmittelbar den Lastpfaden
folgt und die additiv gefertigte Grundstruktur als druckabsorbierende
Stütze dient.
■
Kohlefaser in Vorzugsrichtung und gestalterische Freiheit des 3D-Drucks. Bild: Cikoni
TTI GmbH – Cikoni TGU
http://cikoni.com/de
Hybrid-Additive-Manufacturing-Anlage
Zerspanung plus Additive Manufacturing
■■■■■■ Der japanische Hersteller von Bearbeitungszentren, die Matsuura
Machinery GmbH, präsentiert in diesem Jahr auf der EMO die
neue Generation der Hybrid-Additive-Manufacturing-Anlage Lumex
Avance-25.
Auch die Hybrid-Additive-Manufacturing-Anlage Lumex Avance-25
wurde weiterentwickelt. Der japanische Spezialist stellt die inzwischen
5. Generation auf der EMO aus. Die Laser-Sinter-Maschine hat sich
nicht nur äußerlich verändert, sondern wurde auch in ihren Eigenschaften
optimiert. So verfügt die neue Lumex Avance-25 über einen stärkeren
Laser mit einer Leistung von max. 1000 Watt und verbesserte Bearbeitungsstrategien.
Diese umfassen unter anderem eine selektive Pulverabsaugung
vor dem Fräsen, wodurch eine Zeitersparnis von ca. 50 % ermöglicht
wird. Zudem wird bei der neuen Generation das Pulver automatisch
aufbereitet und auch die Pulverzuführung wurde verbessert. ■
Matsuura Machinery GmbH
www.matsuura.de
Lumex Avance-25, 5. Generation. Bild: Matsuura
14 00 2018

Zwei Freeformer demonstrieren additive Fertigung
Industrie 4.0
in der Praxis
Pulverbett-basiertes Laserschmelzen mit Metallen
Kulturgeschichte drucken
■■■■■■ Auf der In(3D)ustry demonstrierten zwei
Freeformer die industrielle additive Fertigung von
Funktionsbauteilen aus qualifiziertem Standardgranulat.
Als Beispiel, wie sich Spritzteile nach Kundenwunsch
individualisieren lassen, trägt ein Freeformer
vom Messebesucher ausgewählte Grafiken auf Kofferanhänger
auf.
Beim Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) entstehen
die Bauteile auf Basis von 3D-CAD-Daten aus kostengünstigen
qualifizierten Kunststoffgranulaten. Standardmäßig
ist der Freeformer mit zwei Austragseinheiten
ausgestattet. Somit kann er eine zusätzliche Komponente
verarbeiten, um z. B. ein Bauteil in verschiedenen
Farben, mit spezieller Haptik oder als Hart-Weich-Verbindung
zu erzeugen. Um komplexe Bauteilgeometrien
zu realisieren, lassen sich alternativ Strukturen aus wasser-
oder laugenlöslichen Stützmaterialien aufbauen.
Welche Potenziale mit dem Freeformer erschlossen
werden können, ist zudem im Rahmen der Vortragsreihe
zu erfahren: Franziska Kaut, R&D Additive Manufacturing
Polymers bei Procter & Gamble, referiert am
4. Oktober zum Thema „Additive Manufacturing of
thermoplastic polymers for consumer products“. ■
Arburg GmbH + Co KG
www.arburg.com
Hohe Detailtreue: Die 3D-Druckkopie des „Unlinger Reiters“.
Bild: Landesamt für Denkmalpflege im RPS
■■■■■■ Das ungeschriebene Motto der 3D-Experten scheint es
zu sein, ständig die Grenzen der Technologie ausloten zu wollen.
Selbst in der Archäologie eröffnet der 3D-Druck völlig neue Möglichkeiten
der Dokumentation und Kopie von Artefakten. Jüngstes
Beispiel ist eine Replik der Figur eines bronzenen Reiters aus einem
frühkeltischen Fürstengrab in der Nähe von Unlingen (Kreis Biberach)
in Baden-Württemberg. Auf einer seiner Mlab cusing fertigte
Concept Laser nun eine originalgetreue Kopie des frühzeitlichen
Reiters. Ein fast 2800 Jahre altes Objekt wird aus Pulver gedruckt.
Der 3D-Metalldruck eröffnet der Archäologie neue Möglichkeiten
in der Nutzung von Funden. Durch die Herstellung einer originalgetreuen
Replik wird es möglich, Originalobjekte wissenschaftlich
auszuwerten und gleichzeitig die Repliken in Ausstellungen zugänglich
zu machen. Kulturgeschichte bekommt im 3D-Drucker eine
Gestalt. Mit dem „Unlinger Reiter“ in der Hand blickt man auf
28 Jahrhunderte Kulturgeschichte. ■
Concept Laser GmbH
www.concept-laser.de
Auf der In(3D)ustry individualisiert ein Freeformer Kofferanhänger,
indem er ein- oder zweifarbige 3D-Grafiken aufbringt.
Bild: Arburg
00 2018 15

Industrie
Das Kompetenznetzwerk der Industrie
Veranstalter:
2. mav Themenpark
industrie 4.0
20. – 24. Februar 2018
, Düsseldorf
Lösungen für die Fertigung
Auf dem 2. mav Themenpark
industrie 4.0 auf der METAV 2018
präsentieren nationale und internationale
Technologieführer
gemeinsam mit anerkannten
Forschungseinrichtungen erfolgreich
realisierte Problemlösungen.
Profitieren Sie von diesem Konzept
und werden Sie Mitaussteller.
auf der
METAV 2018
Für weitere Informationen wenden
Sie sich bitte an:
Peter Hamberger
Phone +49 711 75 94 360
peter.hamberger@konradin.de
Ein Gemeinschaftsprojekt des VDW
und der Konradin Mediengruppe: