Image: Weniger Geometrie, mehr OrganikFERCHAUFERCHAU3D-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.