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Die Additive Fertigung (AM) wird erwachsen und hält in Unternehmen Einzug. Das ist zumindest die Schlussfolgerung des VDI-Fachausschusses „Additive Manufacturing“. Der Vorsitzende des Ausschusses, Prof. Dr.-Ing. Gerd Witt erklärt, dass die deutsche Industrie die riesigen Potenziale der 3D-Druckverfahren erkannt hat. „Unternehmen sind dadurch nicht nur flexibler in ihrer Produktion, sie können auch Kosten sparen, den Materialeinsatz reduzieren und Ressourcen schonen.“
Die Industrie nutzt immer mehr die Möglichkeit, AM für Prototypen, Fertigungsmittel und Endprodukte einzusetzen. In den letzten drei Jahren hat es laut dem neuen VDI-Statusreport „Additive Fertigung“ viele Fortschritte gegeben, die für eine intensivere industrielle Nutzung wichtig sind.
Der Statusreport behandelt drei Innovationstreiber besonders ausführlich. Hierbei handelt es sich um neue AM-Verfahren, Materialentwicklung sowie neue Softwaretools.
Mit neuen Fertigungskonzepten sind beispielsweise Multimateriallösungen (Kunststoff–Kunststoff, Kunststoff–Metall, Metall–Metall, Keramik–Metall) oder eine höhere Fertigungsgeschwindigkeit möglich. Die additive Fertigung ermöglicht die Herstellung und Verarbeitung von Legierungen, deren Verwendung bisher nicht praktikabel war. Durch das schnelle Aufheizen und Abkühlen beim Laser-Strahlschmelzen entstehen dabei völlig neue Gefügestrukturen. Im Bereich der Hartmetalllegierungen wurden bereits eindrucksvolle Erfolge erzielt. Dabei stehen die Entwicklung neuer Legierungen und die gezielte Nutzung der kurzen Aufschmelz- und Abkühlphasen zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften erst am Anfang.
Den Gestaltungsmöglichkeiten additiv hergestellter Bauteile sind bezüglich Fertigbarkeit und Komplexität wenig Grenzen gesetzt. Durch die mögliche Anzahl an Variationen entsteht jedoch eine Herausforderung für Konstrukteure und Entwickler, denn herkömmliche 3D-CAD-Systeme bieten hier kaum Hilfestellungen. Der zeitliche Aufwand für die Realisierung der einzelnen Konstruktionen ist hierbei ein kritischer Faktor.
Neue Software- und Simulationstools unterstützen die Entwickler an vielen Stellen der digitalen Prozesskette. AM-gerechtes Design von Bauteilen wird so vereinfacht und die Entwicklungszeit verkürzt.
Ein weiterer wichtiger Schritt für die stärkere Nutzung in der Industrie: Die AM-Maschinen stehen nicht mehr nur in den Entwicklungsabteilungen, sondern vermehrt auch in den Fertigungshallen. Wenn Bauteile so konstruiert werden, dass sie die Potenziale der additiven Fertigung voll ausschöpfen, dann ist im Umkehrschluss die Fertigung mit anderen Verfahren nicht mehr möglich. Wichtig ist daher eine Automatisierung der Prozesskette. Beispielsweise können AM-Maschinen über eine Schnittstelle an ein Manufacturing Execution System (MES) oder Scada-System angebunden und in IT-vernetzten Fertigungslinien eingesetzt werden. So können nicht nur Fertigungs-und Qualitätsdaten erfasst und ausgewertet werden. Die AM-Maschine kann so beispielsweise auch mit einem Roboter zur Bauteilentnahme kooperieren.
