Industrie 16.11.2012, 19:56 Uhr

3-D-Druck bringt neuen Schub für den schnellen Prototypenbau

Alternative zur spanabhebenden Produktion – Anwender setzen verstärkt auf generative Fertigung, bei der per 3-D-Drucker oder Laser ein Bauteil Schicht für Schicht entsteht. Unternehmen wie beispielsweise BMW oder Eurocopter sind heute schon Nutzer solcher Technologien. Auf der Euromold 2012 vom 27. 11. bis zum 29. 11. finden sich leistungsfähige 3-D-Drucker, mit denen sich erste Modelle und Prototypen etwa für die Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie schnell produzieren lassen.

3-D-Druck lässt Bauteile Schritt für Schitt entstehen.

3-D-Druck lässt Bauteile Schritt für Schitt entstehen.

Foto: Werkfoto

„Professionelle Anlagen für die generative Fertigung im unteren 6-stelligen Euro-Bereich, mit Geschwindigkeiten von wenigen Sekunden je aufgetragener Schicht werden zu einer Umwälzung in der additiven Fertigung führen“, glaubt Carl Fruth, Geschäftsführer der Fruth Innovative Technologien GmbH (FIT) aus Parsberg – ein Pionier auf diesem Gebiet. Er sieht lohnende Einsatzfelder neben dem Maschinenbau auch im Werkzeug- und Formenbau, der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik. „Dort wird diese Technologie in Zukunft das gebräuchliche Fertigungsverfahren werden“, so Fruth weiter. Nur bei großen Bauteilen und in der industriellen Massenfertigung würden sich die traditionellen Verfahren noch halten können.

Fortschrittliche 3-D-Drucker eröffnen neue Chancen in der Fertigung

Doch zunehmend kostengünstige und leistungsfähige 3-D-Drucker könnten sich in Zukunft nicht nur zu einer Veränderung in vielen Sparten der produzierenden Industrie führen, sondern auch neue Fertigungschancen eröffnen. So haben Forscher der TU Berlin bei PKW-Modellen dank 3-D-Druck deutliche Fortschritte erzielt. „Bisher forschten auch wir am sogenannten Ahmed-Körper“, sagt Christoph Strangfeld, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Fahrzeug-Aerodynamik am Fachgebiet von Professor Oliver Paschereit in Berlin.

Aber dieses bereits 1984 entwickelte Modell abstrahiert laut Strangfeld so stark von der Wirklichkeit – es hat zum Beispiel keine Vorderhaube, keine Räder, keine Spiegel, keine gekrümmten Flächen und Heckschrägen –, dass die gewonnenen Forschungsdaten nur bedingt aussagekräftig seien: „Für die Autoindustrie selbst haben sie eigentlich keinen Wert mehr.“ Mit „DrivAer“, einem aufwendigen Projekt, für das die Berliner Produktionsforscher einen 3-D-Druck-Prototypen erstellt haben, soll sich das ändern.

Entwickelt wurde „DrivAer“ in den Computern der TU Frankfurt zusammen mit den Automobilbauern Audi und BMW. „DrivAer“ ist eine Art Hybrid aus den verschiedenen Pkw-Modellen der beiden Automobilbauer. Nun steht er als reales Objekt im Windkanal der TU Berlin für die Forschung zur Verfügung. Der „DrivAer“ wird in den nächsten Wochen im Windkanal immer wieder einer Windstärke von 150 km/h ausgesetzt. 64 Sensoren agieren in seinem Inneren und messen Kräfte und Druckeinflüsse am Heck. „Wir wollen mit den Messungen die Strömungsphänomene am Automobil besser verstehen, um den Widerstandswert zu verkleinern, also die Kraft jener Wirbel, die sich am Heck bilden und den Pkw somit abbremsen“, erläutert Strangfeld

PorJet 3500 fertigt Funktionsprototypen und Feinguss-Urmodelle für unterschiedliche Industriezweige

3-D-Drucker, mit dem solche „Mock-ups“ möglich sind, zeigt US-Anbieter 3D Systems, der in Deutschland die Vertriebskanäle des Euromold-Ausstellers Kisters aus Aachen nutzt. Die Palette reicht dabei von den neuen Farbdruckern 3DTouch und ProJet 1500 für „jedermann“ bis hin zu den Produktionsanlagen iPro 8000 SLA und sPro 60 SLS Production. Mit der neuen 3-D-Drucker-Generation ProJet 3500, inklusive der patentierten MJM(Multi-Jet Modelling)- Drucktechnologie, sollen sich im hochauflösenden Druckmodus Funktionsprototypen und Feinguss-Urmodelle für die Medizintechnik, den Gesundheitssektor, die Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie fertigen lassen. Hinzu kommen hochaufgelöste Funktionsteile aus Kunststoff und Urmodelle aus Wachs mit hoher Detailgenauigkeit und Oberflächenqualität.

Mit dem ZPrinter 850, einem großformatigen Prototypendrucker auf dem Messestand des 3D-Systems-Partner Kisters sollen sich auch aktuelle Schuhdesigns fertigen lassen – und dies sogar in Farbe. „Bei Sportausrüstungen wird der ZPrinter 850 neue Einsatzbereiche erschließen. Vor allem hier brauchen wir große, farbige Prototypen“, so Dave Schwirian, Manager Modellbau und Rapid-Prototyping beim Sportartikelhersteller Nike. Das Ganze geht nach seinen Angaben fünf- bis zehnmal so schnell wie bei vergleichbaren 3-D-Druckern. Komponenten würden so in Stunden und nicht in Tagen gefertigt.

Mit einer nach eigenen Angaben bahnbrechenden Industrieneuheit ist Aussteller Speedpart aus Hasloch auf der Frankfurter Messe präsent: Die „Polyjet“-Technologie arbeitet ähnlich einem Tintenstrahldrucker, nur dass die Düsen im Druckkopf flüssigen, photopolymeren Kunststoff schichtweise auftragen. Eine im Druckkopf integrierte UV-Lampe härtet dabei das entstehende Rapid- Prototyping-Modell sofort aus, so dass unnötige Zeiten zur Nachvernetzung entfallen. Auf diese Weise lassen sich per Rapid Prototyping mit kurzen Lieferzeiten Urmodelle für den Vakuum- und Metallfeinguss, für die Elektro-, Medizin- und Fahrzeugtechnik sowie für die Schmuck-, Spielwaren- und Konsumgüterindustrie und etliche weitere Bereiche fertigen.

Auch Schmuckhersteller nutzen zukünftig 3-D-Druck

Immer wichtiger wird der 3-D-Druck künftig wohl auch bei der Schmuckherstellung, weswegen es auf der Euromold erstmals einen eigenen Themenpark für den Bereich Schmuckindustrie gibt. Dort kommen zunehmend verschiedene generative Verfahren wie 3-D-Druck, Selective Laser Sintering oder auch das Wachsausschmelzverfahren zum Einsatz. Denn gesunkene Preise dieser Verfahren, größere Materialvielfalt sowie gestiegene Qualität und Geschwindigkeit bei den additiven Verfahren haben die Bedeutung für die Schmuckindustrie stark steigen lassen.

Von Edgar Lange

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