01Pulverbettverfahren Branchenumfrage: Nachfrage nach 3D-gedruckten Bauteilen nimmt stark zu Zukunftsträchtiges Verfahren mit umfassenden Chancen Erste Erfahrungen aus Fertigungsbetrieben zeigen, dass 3D-Metalldruck erhebliche Potenziale bietet. Allerdings sind dafür Ideen und vor allem ein Umdenken der Konstrukteure gefordert. Eine Vielzahl an Bauteilen kann wesentlich wirtschaftlicher, effizienter und flexibler hergestellt werden. Da sich somit bisher nicht zu fertigende Strukturen und Geometrien herstellen lassen, wird 3D-Metalldruck zum Innovationstreiber. Autor: Konrad Mücke, freier Journalist ■■■■■■ Hans-Jürgen Klein ist beim Mönchweiler Dienstleister für Prototypenund Kleinserien VMR GmbH & Co. KG verantwortlich für Geschäftsentwicklung generativer Technologien. Das Unternehmen gründet sein additives Fertigungs- Knowhow auf die Erfahrungen mit der Stereolithografie, die die Mönchweiler bereits in den 1990er Jahren nutzten. Schon seinerzeit hatten die Spezialisten die Chancen dieser Technologien erkannt. Ihr Spektrum an Maschinen und Verfahren haben sie darauf- hin stetig erweitert. Wie Klein berichtet, fertigt das Unternehmen seit nunmehr etwa drei Jahren auch metallische Bauteile im 3D-Druck. „Zuvor waren die Maschinen für den 3D-Metalldruck noch nicht praxistauglich, ein Einstieg in diese Fertigung erschien uns deshalb erst ab dem Jahr 2015 sinnvoll“, berichtet Klein. Zunächst dienten die Anlagen dazu, Prototypen im Kundenauftrag aus unterschiedlichen Legierungen herzustellen. Nach einiger Zeit fertigte man auch in Serien. Aus den Erfahrungen heraus Patrick Högger (li.) und Andreas Schachtner haben über 100 Konstrukteure, Designer und Fertigungsmitarbeiter beim Anlagen- und Sondermaschinenbauer Bühler AG im Schweizer Uzwil für die be - sonderen Forderungen und Vorteile der Additiven Fertigung sensibilisiert. Bild: Mücke entwickelte der Dienstleister VMR ein Verfahren, das als Additive Moulding bezeichnet wird. Damit fertigt er Formeinsätze aus Aluminium im 3D-Druck. Diese werden direkt in Prototypenwerkzeugen eingesetzt. VMR in Mönchweiler verfügt inzwischen über fünf Maschinen zum selektiven Laserschmelzen. Hergestellt werden darauf Bauteile überwiegend aus Titan, Aluminium, Edelstahl und Werkzeugstahl. Wie Klein erläutert, kommen die Auftraggeber aus der Medizintechnik, dem Werkzeugbau, aus der Luftfahrt, der Antriebstechnik und dem allgemeinen Maschinenbau. Um einbaufertige Komponenten zu liefern, verfügen die Mönchweiler zusätzlich über eine komplette Prozesskette zur Nachbearbeitung und Wärmebehandlung der Teile. Wie Klein sagt, ist diese umfassende Peripherie um das 3D-Druckverfahren herum unbedingt erforderlich. Additiv erzeugte Metallbauteile sind von der Bauplattform zu trennen, unterschiedliche Geometrien – zum Beispiel Dichtsitze oder Schraubflansche – sind spanend zu bearbeiten und häufig bedürfen die Bauteile einer Wärmebehandlung, um innere Spannungen zu reduzieren oder das Werkstoffgefüge zu homogenisieren. Experten wie Hans-Jürgen Klein und zum Beispiel Daniel Kündig, Mitbegründer und Geschäftsführer der Schweizer Ecoparts AG in Rütti, gehen allerdings davon aus, dass es mehrere Monate wenn nicht sogar zwei Jahre dauern kann, bis man den 3D-Metalldruck im Laserschmelzverfahren beherrscht. Bei Ecoparts fertigen die Spezialisten Bauteile aus hochfesten und korrosionsfesten Stählen, Titan und Sonderwerkstoffen (Nickel-Basis, Chrom-Kobalt) unter anderem für den Werkzeugbau, für die Luftfahrt, den Rennsport und die Medizintechnik. Sie beraten Interessenten und rekon- 44 additive Mai 2018
KONSTRUKTEURE UND DESIGNER MÜSSEN LERNEN, BEREITS BEI DER IDEE SÄMTLICHE VORTEILE DER ADDITIVEN FERTIGUNG MÖGLICHST VOLLSTÄNDIG ZU NUTZEN.“ Hans-Jürgen Klein, Business Development generative Technologien, VMR GmbH & Co. KG der Idee für die Bauteile additiv denken“, fügt er hinzu. Hans-Jürgen Klein, verantwortlich für Business Development generative Technologien bei der VMR GmbH + Co. KG in Mönchweiler: „Additiv zu fertigen erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn Konstrukteure die nahezu grenzenlose Gestaltungsfreiheit nutzen, um völlig neue, innovative Bauteilkonzepte zu verwirklichen.“ Bild: Mücke struieren bereits bestehende Bauteile sorgfältig abgestimmt auf den 3D-Druck. Vielfältige Vorteile in der Konstruktion erschließen Wie Hans-Jürgen Klein berichtet, gibt es derzeit eine stark zunehmende Nachfrage nach 3D-gedruckten Bauteilen. Allerdings verstehen und nutzen bisher die Interessenten nur bedingt die Vorteile des additiven Verfahrens. Das bestätigt Stefan Thiele. Er verantwortet bei der 3D Laserdruck GbR in Reutlingen den Vertrieb. Das Unternehmen bietet seit dem Jahr 2014 als Dienstleistung den 3D-Metalldruck im Laser-Schmelz-Verfahren im Pulverbett. Die Spezialisten unter der Leitung der beiden Geschäftsführer Martin Hirlinger und Tobias Wenz beraten Interessenten, konstruieren fertigungsgerecht und fertigen Bauteile aus Aluminium, Edelstahl, Werkzeugstahl, Inconel und Titan im Lohnauftrag einschließlich der erforderlichen Nacharbeit. Wie Stefan Thiele erläutert, lassen sich mit der generativen Fertigung umfassende Vorteile zum einen in den Bauteileigenschaften, zum anderen in den Fertigungsabläufen verwirklichen. „Das erfordert aber ein Umdenken der Konstrukteure. Gedanklich müssen diese sich einzig auf die zu erreichenden Vorteile konzentrieren. Die bisher unumgänglichen Restriktionen können gänzlich entfallen. Ganz wesentlich war ja immer die Frage, wie sich ein Bauteil letztlich mit konventionellen Verfahren fertigen und montieren lässt“, berichtet Thiele. Gleichermaßen äußert sich auch Hans-Jürgen Klein in Mönchweiler. „Bisher meinen noch zu viele Interessenten, man könne ein bestehendes Bauteil mit wenigen Anpassungen in der Geometrie additiv fertigen, um umfassende Vorteile zu erreichen. Das ist aber aus unserer Erfahrung zu kurz gedacht“, sagt er. „Um wirklich die Vorteile der Additiven Fertigung zu erfassen und zu nutzen, müssen die Konstrukteure bereits beginnend bei Additiv fertigen beginnt im Kopf Diesen entscheidenden Aspekt haben auch die Spezialisten beim Maschinenbaukonzern Bühler AG im Schweizer Uzwil erkannt. Dort hatten Bruno Tosca, Leiter Fabrikplanung & Investitionen, und Andres Schachtner, Head of Business Development & Services Division ML, über 100 Konstrukteure und Fertigungstechniker aus allen Bereichen des Unternehmens bei einer gemeinsamen Tagung in Uzwil umfassend über die Vorgehensweise beim Konstruieren und Fertigen von Bauteilen im 3D-Metallund Kunststoffdruck informiert. „Additiv Fertigen beginnt im Kopf“, betonte dabei Andreas Schachtner. Die Bühler AG ist Hersteller eines umfassenden Spektrums an Sondermaschinen und -anlagen, überwiegend zum Verarbeiten und Veredeln von Agrarprodukten. Dafür fertigt das Unternehmen eine Vielzahl an kleinen und großen Komponenten aus Stahl, NE-Metallen und Kunststoffen von Einzelstücken bis zu mittleren Serien in großer Variantenvielfalt. Andreas Schachtner hatte bereits früh die Vorteile der Additiven Fertigung erkannt. Er betont sein großes Interesse daran, diese Vorteile insbesondere im Sondermaschinenbau effizient nutzen zu können. Hans-Jürgen Klein in Mönchweiler erläutert die notwendigen Details beim „additiven Denken“: „Konstrukteure und Designer müssen lernen, bereits bei der Idee sämtliche Vorteile der Additiven Fertigung möglichst vollständig zu nutzen. Dazu gehört, beispielsweise ein niedriges Bauteilgewicht ohne Einbußen bei der Festigkeit zu realisie- additive Mai 2018 45
