Das war die Fachkonferenz: 3D-Druck – Additive Fertigung in der Automobilindustrie

Neben der Medizin- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie gilt die Automobilindustrie als eine der drei Treiberindustrien des Additive Manufacturing (AM). Am 20. und 21. Oktober 2015 trafen sich nun nach Angaben des Veranstalters Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH mehr als 130 Experten aus Wirtschaft, Forschung und Entwicklung zum Wissenstransfer.

Die Fachkonferenz richtete sich damit an Nutzer, Hersteller und Dienstleister industrieller 3D-Druck Anlagen. Mit dabei waren Vertreter von Coffee Solution, Volkswagen, Audi, Siemens, DLR, Fraunhofer IML und IWU, TU München, Airbus APWorks, Voxeljet, Concept Laser, Alphacam, Cirp, ExOne, SLM Solutions, Fecon, Robomotion, Inspire, Noerr, Starck, HIC Innotec und viele mehr. Damit war die Veranstaltung mit namenhaften Vertretern der Branche besetzt und es wurde spürbar welche Bedeutung das Thema „3D-Druck“ für die deutsche Automobilbranche hat.

Die zentrale Fragestellung bei allen Vorträgen und Gesprächen war dabei, ob das Additive Manufacturing das Potenzial besitzt die Automobilindustrie zu revolutionieren und es gelingt den Wandel vom Rapid Prototyping hin zum Direct Manufacturing und damit zur Serienfertigung zu vollziehen? Neben den in der Automobilbranche verbreiteten industriellen 3D-Drucktechniken (Stereolithografie, Selective Laser Sintering/ Selektives Laserschmelzen, Multi Jet Modeling), standen zusätzlich die eingesetzten Materialien, die zur Verfügung stehenden Folgeprozesse (Post-Processing) sowie die Automatisierung und Einbindung des Additive Manufacturing in den gesamten Wertschöpfungsprozess zur Diskussion. Darüber hinaus wurden Fragen ganz praktischer Natur sowie die rechtlichen Chancen und Herausforderungen des 3D-Drucks erörtert. Aber nicht nur die großen Autobauer prüfen die Einsatzmöglichkeiten des AM, auch Zulieferer und Dienstleister investieren immer mehr in additive Fertigungsverfahren. So ergeben sich bspw. bei Metallen und Kunststoffen immer neue Einsatzmöglichkeiten im Rahmen des Prototyping, des Rapid Tooling aber auch des Direct Manufacturing. Dennoch stellen die Anwender mittlerweile ganz spezifische Anforderungen an die modernen Fertigungsanlagen und verlangen gleichzeitig nach neuen bzw. preiswerteren Werkstoffen.

Über die Potenziale metallischer 3D-Druckverfahren referierte Dr. Steffen Landua, Leiter Technologieentwicklung Werkzeugbau und Presswerk der Volkswagen AG und beschrieb dabei den Status Quo, den aktuellen Entwicklungsstand und die Hürden die es zu bewältigen gilt. Die Anforderungen an Strukturteile in der Fahrzeugkaroserie beleuchtete Kay Sauber, Leiter Technologieentwicklung Gießen der AUDI AG. Als Schlüssel für zukünftige Produktionsprozesse bezeichnete auch Martin Schäfer, Senior Key Expert Additive Manufacturing der Siemens AG, die additive Fertigung.

Die Vorteile der additiven Fertigungstechnik wurden durch alle Vortragenden bestätigt und liegen klar auf der Hand. Besonders hervorzuheben sind hier eine erhebliche höhere Gestaltungsfreiheit im Design von Bauteilen und die damit einhergehende Konstruktion und Fertigung von Leichtbauteilen bzw. Bauteilen die über traditionelle Fertigungsverfahren nicht oder nur sehr teuer und unter Inkaufnahme eines massiven Materialabfalls produziert werden könnten. Im Prototypenbau erreicht man eine erhebliche Reduzierung der Anfertigungszeit von Erprobungsträgern, verkürzt Entwicklungszyklen, schafft eine größere Variantenvielfalt und kann damit flexibel auf Änderungen im Produktentstehungsprozess reagieren.

Im selben Atemzug wurden jedoch auch die Herausforderungen der additiven Fertigungstechnik speziell für die Fertigung in der Automobilbranche sehr seriös und realistisch betrachtet. So schränken nach Adrian Spierings, Leiter F&E SLM der inspire AG die hohen Material- und Fertigungskosten, der geringe Automatisierungsgrad der gesamten Prozesskette, die geringe Prozesssicherheit und die eingeschränkten Möglichkeiten zur Prozesskontrolle/ Qualitätssicherung die Nutzung der Technik im Rahmen der Serienfertigung ein. Nach Aussage von Dr. Steffen Landua lassen zu kleine Bauräume, zu wenig Flexibilität in der Werkstoffwahl und Werkstoffkombination, die hohen Anfertigungskosten und die hohen Nebenzeiten bzw. Rüst- und Instandhaltungszeiten in der Fertigung derzeitig keine Serienfertigung in den für die Industrie relevanten Stückzahlen (größer 50.000 Bauteile pro Jahr) zu. Damit gibt es nach Aussage von Kay Sauber momentan keine serielle Anwendung des Additive Manufacturing in der Automobilindustrie, da das AM unter diesen Rahmenbedingungen noch keine konkurrenzfähige Alternative zu traditionellen Fertigungsverfahren ist.

Daher konzentriert man sich verstärkt auf die Potenziale und Stärken die das Verfahren heute schon bietet bspw. bei der Konstruktion von konturnahen Kühlkanälen für Warmumformwerkzeuge, der Herstellung von komplexen Werkzeugeinsätzen für Gusswerkzeuge oder auf die werkstoffwissenschaftliche Erprobung, die fertigungsgerechte Bauteilkonstruktion (Leichtbau) und die Optimierung der Bau- und Fertigungsprozesse.

Neben den Erfahrungen der jeweiligen Anwender aus Industrie und Dienstleistungssektor, stellten sich aber auch die Anlagenhersteller den Fragen des Fachpublikums. Hier gaben die referierenden Vertreter von Concept Laser, SLM Solutions, Voxeljet und ExOne zu verstehen, dass sie die Herausforderungen erkannt haben und aktuell an neuen Lösungen arbeiten. So präsentierte bspw. Ralf Frohwerk, Director Business Development Automotive & Tooling der SLM Solutions GmbH neue Perspektiven für eine effiziente Serienfertigung bei Metallen und Thorsten Herbert, Regional Vertriebsleiter der Concept Laser GmbH verwies auf die Multilaser Technologie im eigenen Hause als möglichen Lösungsansatz für die bestehenden Herausforderungen.

„Das Additive Manufacturing wird die Automobilindustrie nicht revolutionieren, es wird sie jedoch in Kombination mit bestehenden Fertigungsverfahren evolutionieren.“
Dr. Steffen Landua, Volkswagen AG

Hersteller & Anwender machten deutlich, dass es zur Lösung zentraler Fragestellungen des Engagements aller bedarf. Denn nur die Industrie kann mit den Erfahrungen und Know-how aus der Praxis wertvolle Impulse zur Entwicklung neuer Anlagen und Materialien geben. Entwickelt und geforscht wird dazu auf beiden Seiten. Umsetzen müssen diese Ergebnisse jedoch die Hersteller der Anlagen und Materialien, da seitens der Industrie und Dienstleister zunehmend nach Produktionsanlagen und nicht nach Prototypenanlagen verlangt wird. Ein gemeinsames Ziel haben alle Beteiligten vor Augen: Das Additive Manufacturing soll sich in naher Zukunft als zusätzliches Fertigungsverfahren im Rahmen der Serienfertigung in der Automobilindustrie etablieren.

Die Fachkonferenz dauerte zwei Tage, beinhaltete 20 Fachvorträge und wurde durch eine Werksführung bei der Europazentrale der ExOne GmbH in Gersthofen ergänzt. Dr. Stefan Tudyka, Head of Sales Europe der Exone GmbH berichtete am ersten Tag der Veranstaltung in einem Vortrag über den Stand der Technik von gedruckten Sandkernen und -formen für Gießereianwendungen und stellte anschließend das Unternehmen am Standort vor.