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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
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