Expertentalk: 3D-druck und additive Fertigung

Es bewegt sich etwas

Dr.-ing. Santhanu Jana Technical Consultant Manufacturing Solutions, Altair Engineering

1. Die additive Fertigung ermöglicht es, Organisationen, Entwürfe und Bauteile für den 3D-druck für eine Vielzahl an Anwendungen zu erstellen – etwa Schilde und Zubehör für Gesichtsmasken, industrielle Ersatzteile und vieles mehr. Vor allem nutzen Ingenieure und Designer Simulation, um den optimalen Entwurf zu erstellen, den Druckprozess zu simulieren, den Ausschuss zu reduzieren, und die Bauteile direkt beim ersten Mal erfolgreich zu drucken, was Zeit und Kosten spart. Die Kombination Simulationswerkzeuge und additive Fertigungsverfahren erlaubt es also, schneller zu entwickeln und zu produzieren – ohne auf eine lange Lieferkette angewiesen zu sein. Auch das steigert die Attraktivität des 3D-drucks weiter.

2. Die wichtigste Fähigkeit eines Ingenieurs ist, den effizientesten Entwurf für bestimmte Leistungs- und Fertigungsvorgaben erstellen zu können. Dafür steht ihm eine Reihe an additiven Fertigungsprozessen, Materialien und 3D-druckern zur Auswahl und er muss einen Entwurf erstellen, der mit möglichst geringer Fehlerquote gedruckt werden kann. Design- und Simulationstools wie Altair Inspire helfen Ingenieuren und Fertigungsexperten dabei, den Gesamtprozess virtuell durchzuspielen und effizient zu realisieren.

3. Die beiden wichtigsten Faktoren für die Serienfertigung sind Bauteilauswahl und ein Design für die additive Fertigung. Gute Auswahlkriterien für geeignete Komponenten sind Strukturvorgaben, Material, Stückzahl, Kosten für den Werkzeugbau, Durchlaufzeiten und vieles mehr. Ingenieure können ein Bauteil für die additive Fertigung so konstruieren, dass es nur wenige oder keine Stützstrukturen benötigt und Baugruppen zu einem einzigen 3D-gedruckten Bauteil konsolidiert, sodass der Materialeinsatz aber auch Druckkosten und -zeit pro Teil reduziert und teure sowie zeitaufwändige Nachbearbeitungen vermieden werden. Der Einsatz von simulationsgetriebener Entwicklung für die additive Fertigung verschiebt somit auch die Grenzen von 3D-druck in der Serienfertigung.

David Schlawer Leiter Marketing, Mark3d

1. Wir spüren in der Tat eine größere Akzeptanz von Unternehmen, die bisher der additiven Fertigung distanziert gegenüberstanden. Diese Unternehmen haben gemerkt, dass die additive Fertigung keine Zukunfts-, sondern eine Gegenwartstechnologie ist. Bedingt durch unterbrochene Lieferketten sind Unternehmen plötzlich gezwungen nach Alternativen zu suchen, ihre Teile verfügbar zu halten und unabhängiger zu fertigen. Die Coronakrise hilft vielen Unternehmen zwangsläufig innovativer zu werden.

2. Wer die additive Fertigung als alternative Fertigungstechnologie nutzen möchte, braucht ein zu 100 Prozent aufeinander abgestimmtes System von Software, Maschine und Material. Nur so lässt sich die Technologie erfolgreich nutzen um Betriebsmittel, Montagehilfen, Ersatzteile, Vorrichtungen, Greifer, weiche Spannbacken, Produktionshilfsmittel zu fertigen. Ein Unternehmen ist dann in der Lage solche Bauteile mannlos zu fertigen. Dann ist der 3D-drucker ein preiswerter Facharbeiterkollege.

3. Wie definieren Sie Serie? Wir fertigen bis zu 18.000 Teile im Monat. Ist das Serie? Allerdings ist es den Maschinen egal, ob die 18.000 Teile gleich oder unterschiedlich sind. Wir sind wesentlich flexibler, als herkömmliche Fertiger. Die additive Fertigung ersetzt jedoch keine bestehenden Fertigungstechnologien komplett, aber ergänzt diese eben sehr sinnvoll. Grundsätzlich gilt, dass Geometrie, Stückzahl, Kosten und Zeit passen müssen.

Lukas Pawelczyk Abteilungsleiter Vertrieb Freeformer, Arburg

1. Designfreiheit, weniger Gewicht und Material, Individualität, hohe Effizienz: Für innovative Anwendungen in Medizintechnik oder Leichtbau ist AM unverzichtbar. Während der Corona-pandemie wurden wir vermehrt um Unterstützung bei der Herstellung von Prototypen gebeten. Besonders groß war und ist das Interesse an Mund-nasen-masken in Hartweich-verbindung. Eine solche Maske hat Arburg auch selbst entwickelt. Dank des Freeformers dauerte es nur 41 Tage vom ersten Prototypen bis zur Massenfertigung. Als offenes System verarbeitet der Freeformer verschiedenste Originalkunststoffe. Damit lassen sich auch Hart-weichverbindungen, Bauteile aus teilkristallinen Materialien wie PP und weitere Produkte realisieren, die so mit keinem anderen Verfahren möglich sind. Einige unserer Kunden verarbeiten bereits biokompatible, sterilisierbare und Fda-zugelassene Originalmaterialien beispielsweise zu resorbierbaren Implantaten.