Werkzeug aus dem 3D-Drucker3D-Druck bietet ganz neue Möglichkeiten | 8vFanI
TechnikAdditive Fertigung

Weniger Geometrie, mehr Organik

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Jörg Haverkamp

Jörg Haverkamp

Niederlassungsleiter Bremen

Noch ist die serielle Fertigung im additiven Verfahren Zukunftsmusik. Doch wenn sich die auch als 3D-Druck bekannte Technologie erst einmal etabliert hat, sind der Konstruktion keine Grenzen mehr gesetzt.

09. November 2017

Die Produktion von Bauteilen durch schichtweisen Auftrag von Material aus einem formlosen Rohstoff, wie beispielsweise Metallpulver, wird als additive Fertigung bezeichnet. Bekannt ist dieses Verfahren auch unter dem Schlagwort 3D-Druck. Anders als bei herkömmlichen Fertigungstechniken wie dem Drehen, Fräsen oder Gießen lassen sich mit diesem auftragenden Verfahren komplexe Strukturen auch in kleinen Stückzahlen bis hin zur Einzelanfertigung wirtschaftlich produzieren. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Technologie: Werkstücke können mit bislang nahezu unmöglich zu realisierenden konstruktiven Eigenschaften versehen werden: Hinterschneidungen, gebogene Bohrungen oder integrierte Kühlschächte lassen sich ganz einfach realisieren. Ebenfalls ist es beim 3D-Druck-Verfahren möglich, unterschiedliche Werkstoffe zu kombinieren.

Ein Segen für die Luft- und Raumfahrtbranche

Noch steht die additive Fertigung allerdings am Anfang ihrer Entwicklung und ist längst nicht so ausgereift und produktiv nutzbar wie herkömmliche Verfahren. Jedoch wird sie bereits in einzelnen Branchen wie die Medizintechnik und insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt und dürfte sich dort schnell als erste Wahl durchsetzen. Denn gerade in Branchen, wo Werkstücke individuell erstellt werden und bei Bauteilen jedes Gramm zählt, kann die Technologie ihre Vorzüge voll ausspielen.

Am Beispiel des Antennenarmes für den Radarsatelliten Sentinel-1 lässt sich auf den ersten Blick erkennen, welche Möglichkeiten sich für Konstrukteure ergeben, wenn Sie die neue Fertigungstechnik nutzen können. Wurde der Arm zunächst als konventionelle genietete Blechkonstruktion gefertigt, konnte dank des angewandten additiven Verfahrens die Konstruktionsweise optimiert werden. Das Ergebnis: Eine höhere Steifigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung um 50 Prozent.

Doch auch in anderen Branchen kann der 3D-Druck mit seinen unbegrenzten Möglichkeiten gewinnbringend eingesetzt werden. So können beispielsweise Gusswerkzeuge mit integrierten Kühlkanälen gedruckt werden, die effizient eine zu hohe Betriebstemperatur vermeiden. Hierdurch können die Standzeiten der Werkzeuge so erhöht werden, dass diese trotz höherer Fertigungskosten rentabel sind.

Konstrukteure müssen in neuen Formen denken

Kurz gesagt: Die Einsatzmöglichkeiten der additiven Fertigung sind unbegrenzt. Und sie kann, wenn sie sich erst einmal flächendeckend durchgesetzt hat, die Art und Weise, wie wir konstruieren, grundlegend revolutionieren. Allerdings muss der der Umgang mit dem auftragenden Verfahren mit all seinen Vor- und Nachteilen auch vom Konstrukteur von Grund auf neu erlernt werden. Dieser kann – oder muss – sich im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren nicht länger an den Geometrien der Werkstoffe orientieren, aus denen ein Bauteil entsteht. Vielmehr kann – oder muss – er freier gestalten und dabei auf organische Strukturen setzen, wie sie auch beim Antennenarm des Sentinel-1 verwendet wurden. Auch das Materialverhalten ist beim additiven Verfahren ein gänzlich anderes. Tabellensätze mit festgeschriebenen, verlässlichen Belastungswerten wird es zukünftig nicht mehr geben.

FERCHAU begleitet den Reifeprozess der Technologie aktiv

Wie also umgehen mit einer neuen Technologie, die zukünftig grenzenlose Möglichkeiten eröffnet, jedoch noch immer mit vielen Unbekannten und möglichen Risiken versehen ist? Bei FERCHAU ist die Marschroute klar: Je intensiver wir uns mit dem additiven Verfahren auseinandersetzen, umso schneller erlangen unsere Mitarbeiter Sicherheit in der Konstruktion für den 3D-Druck – und können diese gewinnbringend für unsere Kunden anwenden. So hat beispielsweise die FERCHAU-Niederlassung Bremen mittels studentischer Abschlussarbeiten die Marktsituation umfassend und aus verschiedenen Blickwinkeln analysiert, sodass sich nach und nach ein detailliertes Gesamtbild ergeben hat. Um die weitere Entwicklung und den Reifeprozess der neuen Technologie aktiv mitzugestalten, steht die Niederlassung zudem in engem Austausch mit Kooperationspartnern aus Forschung und Fertigung. Ganz gleich, also wann die additive Fertigung ihren Durchbruch schafft, ganz gleich, wann unsere Kunden unser Know-how zu dieser Technologie benötigen: Wir sind bereit.