Industrielles Universalwerkzeug

3D-Druck in der Serienfertigung

Die Möglichkeiten der additiven Fertigung gehen weit über Prototyping hinaus. Aktuelle Drucker sind durchaus für den Seriendruck geeignet und können Entwicklung sowie Fertigung beschleunigen. Andreas Tulaj von Carbon gibt einen Überblick.

(Bild: Carbon Global HQ)

Industriell eingesetzt hat die additive Fertigung heute nur noch wenig mit den vor 25 Jahren entwickelten Druckern zu tun, die bedächtig Schicht auf Schicht generierten. Die Technologie hat sich weiterentwickelt. Dank neuer Verfahren sowie Materialien, die widerstandsfähiger, hitzebeständiger oder haltbarer sind, können etwa in der Automobilindustrie 3D-gedruckte Bauteile die Stanz- oder Spritzgusstechnik ablösen. Ford verbaut beispielsweise digital gefertigte, spezielle Polymerteile im Kühlsystem oder für die elektrischen Bremssysteme und verwendet dafür die Drucker von Carbon mit der Carbon Digital Light Synthesis (DLS)-Technologie sowie das Epoxid-Material EPX 82, das Witterungseinflüssen, kurz- und langfristiger Hitzeeinwirkung, UV-Stabilität, Entflammbarkeit und Beschlagbildung standhält.

Von Automotive bis Zahntechnik

Bei der DLS-Technik wird in einem photochemischen Prozess flüssiges Harz mit Hilfe von UV-Lichtprojektionen zu festen Teilen ausgehärtet und in einem weiteren Prozessschritt mit Hilfe von Wärme zur benötigten Festigkeit verdichtet. Die Bauteilgrenzen lassen sich dabei vorab bis auf 100 Mikrometer genau definieren. Auch komplexere Strukturen können über die Lichtoptik in hoher Auflösung abgebildet werden, so dass neuartige Objekte und Gitterstrukturen aus dem Materialbecken herauswachsen. DLS eignet sich für die Serienproduktion in unterschiedlichen Branchen – vom Automotive- und Industriebereich bis hin zur Zahntechnik oder für Consumer-Sport-Produkte. Industrielle 3D-Drucker werden so zu einem Universalwerkzeug, das beliebige Formen Strukturen in verschiedenen Härte- und Festigkeitsgraden bis zu einer bestimmten Größe herstellen kann. Da die Produktion flexibler ist und daher näher an den Ort heranrücken kann, an dem Produkt gebraucht wird, lassen sich auch Lieferwege verkürzen.

Von der Idee zur Produktion

Ein weiterer Fortschritt des industriellen 3D-Drucks liegt in der zunehmenden Einbettung des Verfahrens in Prozesse, die die bestehenden Produktionsschritte berücksichtigen, sie ergänzen oder mit einem ganzheitlichen Konzept von der Entwicklung bis zur Herstellung ablösen. Carbon beschreibt dies als ‚Idea-to-Production‘-Plattform. Während 3D-Druck-Hardware früher für das einfache Prototyping in Entwicklungsabteilungen produzierender Unternehmen zum Einsatz kam, sind heute komplette und integrierte Lösungen – bestehend aus Hardware, Software und Material – gefragt. Beispielsweise können Produktdesigner mit der Software Design Engine von Carbon Bauteile und Gitterstrukturen digital entwerfen und dann an beliebigen Standorten und Druckern, die dem Endkunden am nächsten sind, drucken lassen. Oberflächenstruktur, Härtegrad, Flexibilität und weitere Produkteigenschaften sind dabei vorab kalkulierbar. Mit Hilfe cloudbasierter Software, unterschiedlichen Materialien und einem Netz an einsetzbaren 3D-Druckern kann ein Designer seine Anforderungsprofile direkt in konkrete Objekte umsetzen. Auch kurzfristig können in den Druckerzentren hohe Stückzahlen entstehen. Als etwa während der Pandemie die Produktionskapazitäten für die Abstrich-Stäbchen der Corona-Tests fehlten, half ein Produkt aus der additiven Fertigung aus.

(Bild: Carbon Global HQ)

Roboter steuern Drucker

Intelligente additive Software hat nicht nur im Design-Stadium große Bedeutung. Auch in industrielle Automatisierungsprozesse kann 3D-Druck eingebunden werden. Das Advanced Manufacturing Center von Ford hat eine Schnittstelle entwickelt, mit der Maschinen verschiedener Zulieferer synchronisiert und Teile der Produktionslinie autonom bedient werden können. So hat der Autobauer ein autonomes System implementiert, durch das ein 3D-Drucker mit einem Radroboter in der gleichen Sprache kommunizieren kann. Der Roboter kann den Drucker ohne menschlichen Eingriff rund steuern. Laut Ford lernt der Roboter ständig aus den Daten des Carbon-Druckers und sorgt dadurch für eine kontinuierlich optimierte Präzision. In kleineren, seriellen Stückzahlen werde so u.a. Bremsleitungshalterungen für den Sportwagen Mustang GT500 produziert.

Meinungen überdenken

Damit Unternehmen von der Technologie profitieren können, sollten Produkt- und Beschaffungsmanager gefasste Meinungen überprüfen und sich auf die Besonderheiten der jeweiligen Verfahren fokussieren. Zwar kann es ungewohnt sein, mit den eigenen Ingenieuren und Designern in einer neuen Form zusammenzuarbeiten. Wirklung langwierige Überzeugungsarbeit ist meist aber nicht nötig.

Das könnte Sie auch interessieren:

Neuer Vorstand
Wechsel an der Spitze bei DMG Mori

Christian Thönes, Vorstandsvorsitzender bei DMG Mori, hat am Donnerstag sein Amt niedergelegt. Sein Vertrag wurde im Rahmen einer Aufsichtsratssitzung einvernehmlich beendet. Alfred Geißler wurde vom Aufsichtsrat zum Nachfolger bestellt.‣ weiterlesen

40 Jahre Microsoft in Deutschland
Microsoft feiert Geburtstag und eröffnet Experience Center

Microsoft feiert 40. Geburtstag in Deutschland und eröffnet ein europäisches Experience Center in München. Es ist eines von vier Experience Centern weltweit.‣ weiterlesen

Neues Whitepaper der Plattform Lernende Systeme
Wo bleiben die europäischen KI-Sprachmodelle?

Expertinnen und Experten der Plattform Lernende Systeme beleuchten in einem neuen Whitepaper, wie es um die Entwicklung europäischer bzw. deutscher KI-Sprachmodelle bestellt ist.‣ weiterlesen

Ifo Geschäftsklimaindex im Mai
Skeptischer Blick auf den Sommer

Nach 93,4 Punkten im Vormonat, fällt der Ifo Geschäftsklimaindex im Mai auf 91,7 Punkte – der erste Rückgang in sechs Montanen. ‣ weiterlesen

Neuer Sonderforschungsbereich am KIT
Schnellere Updates für Cyber-physikalische Systeme

Cyber-physikalische Systeme (CPS), wie etwa Autos oder Produktionsanlagen, stecken voller elektronischer und mechanischer Komponenten, die von Software gesteuert werden. Jedoch ist es eine Herausforderung, die Systemarchitekturen solcher Systeme fortwährend konsistent zu halten. Neue Methoden dafür soll ein Sonderforschungsbereich (SFB) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln.‣ weiterlesen

Transport und Logistik
G+D erweitert IoT-Portfolio mit Erwerb von Mecomo

Mit der Akquisition der Pod Group hat G+D bereits 2021 sein Portfolio im IoT-Bereich erweitert. Durch den Erwerb von Mecomo geht das Unternehmen nun einen weiteren Schritt in Richtung IoT-Komplettanbieter im Transport- und Logistikbereich.‣ weiterlesen

17. Produktionstechnisches Kolloquium
PTK diskutiert Herausforderungen für die Industrie

Im September laden Fraunhofer IPK und IWF der TU Berlin zum Produktionstechnischen Kolloquium. Im Fokus der Veranstaltung stehen Digitalisierung und Dekarbonisierung der Industrie. ‣ weiterlesen

Datenanalyse
Qlik übernimmt Talend

Mit der Übernahme von Talend will das Softwareunternehmen Qlik das eigene Portfolio erweitern. Die Leitung des neuen Unternehmens übernimmt Qlik-CEO Mike Capone.

‣ weiterlesen

Webbasiertes Anfragemanagement
Kundenanfragen schneller bearbeiten

Die Grimme-Gruppe produziert individuell konfigurierte Landmaschinen. Was für den Wettbewerb Vorteile bringt, ist allerdings mit großem Aufwand verbunden - so verwaltete Grimme Kundenanfragen lange über ein Excel-Tool. Mit dem Softwareanbieter Slashwhy zusammen wurde dies durch ein webbasiertes Anfragemanagement-Programm abgelöst.‣ weiterlesen

Mit Moryx modulare Fertigungsanlagen steuern
Linie ohne Stau

Die Software Moryx hilft der Fertigungssteuerung, Maschinen schnell auf einen neuen Kurs zu bringen oder sie für den nächsten Auftrag anzupassen. Mit seinen einheitlichen Bedienoberflächen und seiner niedrigen Einstiegshürde ist das Tool von Phoenix Contact insbesondere auf den Einsatz in Fertigungen mit der Losgröße 1 ausgerichtet.‣ weiterlesen

Gartner-Umfrage
CEOs sehen KI als wichtigste disruptive Technologie

Eine Umfrage von Gartner unter CEOs und leitenden Angestellten hat ergeben, dass künstliche Intelligenz (KI) die Top-Technologie ist, von der die Befragten glauben, dass sie ihre Branche in den nächsten drei Jahren erheblich beeinflussen wird. 21 Prozent der Studienteilnehmer geben dies an.‣ weiterlesen