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Ausgewählte Ausgabe: 11-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Additive Fertigung – jetzt handeln für die Zukunft


Ihre Entwicklung in den letzten Jahren ist beachtlich: Durch die additive Fertigung, allgemein häufig als „3D-Druck“ bezeichnet, entstehen komplexe und individuell geformte Bauteile aus Metall, Keramik oder Kunststoff. Sie können ab einer „Losgröße 1“ für die technische Anwendung hergestellt werden. Im Unterschied zu konventionellen Verfahren wird die Bauteilgeometrie dabei schichtweise und werkzeuglos gefertigt.
Inzwischen ist das Potential dieser Technik allgemein anerkannt, denn sie steigert ganz offensichtlich die deutsche Wettbewerbsposition und Innovationskraft im internationalen Marktumfeld. So wurde die additive Fertigung im Jahr 2015 im jährlichen Bericht der Expertenkommission für Forschung und Innovation (EFI) als mögliche Schlüsseltechnologie bewertet: Sie habe das Potential, „ins Ausland verlagerte Produktionsprozesse wieder zurück nach Deutschland (zu) holen“.
 Allerdings ist der in diesem Kontext häufig genannte Paradigmenwechsel in der Produktion bisher noch nicht eingetreten. Dennoch handelt es sich bei den additiven Verfahren um Technologien, die einen messbaren Mehrwert und Innovationsschub herbeiführen können. Jährlich steigende Wachstumszahlen, wie sie heute in kaum einer Branche erreicht werden, untermauern diese Einschätzung.
Vielversprechend für den Produktions- und Technologiestandort Deutschland erscheint zudem die Tatsache, dass weltweit führende Anlagenhersteller und Technologieanwender aus Gründungen oder Initiativen deutscher Unternehmen und Forschungseinrichtungen hervorgegangen sind. Auch wenn es jüngst durch den hochdynamischen Markt in der „Additive-Manufacturing-Community“ einige Unternehmensübernahmen gab – das erforderliche Know-how bleibt überwiegend im Land, an den zahlreichen Technologiezentren und Produktionsstandorten. Dazu zählt insbesondere Fachwissen über die zahlreichen Prozesseinflussgrößen und die qualitätsentscheidenden Wechselwirkungen: zwischen dem Ausgangswerkstoff, der Anlage, den Prozessparametern und den resultierenden Produkteigenschaften. Da die gesamte additive Prozesskette hochkomplex ist, besteht aktuell ein deutlicher Handlungsbedarf, vor allem bei der Reproduzierbarkeit und Stabilität der Prozesse.
Wie lässt sich nun das notwendige Know-how schneller und effizienter in die Unternehmen bringen? Ausbildungsangebote und Weiterbildungsmaßnahmen müssen vergrößert und angepasst werden. Auch gilt es, die nationalen und internationalen Standardisierungsaktivitäten voranzutreiben, zum Beispiel beim VDI, bei DIN und ISO. Zudem müssen die Randbedingungen – wie die Wirtschaftlichkeit oder die Qualitätssicherung – optimiert werden. Ebenso relevant ist die Frage nach rechtlichen Implikationen im Kontext der additiven Prozesskette – beispielsweise das Aufbereiten und Konvertieren von Konstruktionsdaten als Grundlage für den Fertigungsprozess. Weiter optimieren lassen sich auch die Materialien, von denen künftig noch mehr für additive Prozesse qualifiziert werden sollten. Das betrifft metallische, keramische, polymere und Kompositwerkstoffe gleichermaßen. Auf der anstehenden Messe „formnext“ in Frankfurt am Main werden sicherlich einige Neuheiten bereits zu sehen sein.
Es ist also Zeit, zu handeln. Dass es möglich ist, geeignete Anwendungen für die additive Ferti- gung auszumachen, haben einige deutsche Unternehmen eindrucksvoll bewiesen. So unternimmt die MTU AG am Standort München seit Jahren erhebliche Anstrengungen, um die Mehrwerte für Komponenten von Luftfahrt-Triebwerken zu erschließen. Auch die Siemens AG unterstützt die additive Fertigung auf dem Weg zur Industrialisierung, unter anderem durch das intelligente Zusammenwirken von Automatisierungskomponenten. Zudem sei an dieser Stelle die Deutsche Bahn (DB) genannt, die die eigene Instandhaltung revolutioniert: zum Beispiel durch die additive Fertigung von Ersatzteilen.
Um die vielen Vorteile dieser aufstrebenden Technologien in idealer Weise umzusetzen, müssen sich allerdings auch die bestehenden Geschäftsmodelle verändern. Wenn es uns jedoch weiterhin gelingt, das Wissen, Vertrauen und die Akzeptanz zu vergrößern, Ausbildungsinhalte stetig anzupassen und Standardisierungen voranzutreiben, werden sich die (künftigen) additiven Technologien als eine weitere Fertigungsmethode fest etablieren.

Autoren

Prof. Dr.-Ing. habil Gerd Witt

leitet den Lehrstuhl Fertigungstechnik Universität Duisburg-Essen und ist Vorsitzender des Fachausschusses Additive Manufacturing beim VDI Verein Deutscher Ingenieure.

Institut für Produkt Engineering
Lehrstuhl für Fertigungstechnik
Lotharstr. 1, 47057 Duisburg
www.uni-due.de/ipe/