Additive Fertigung

3D-Druck: Der Stoff unserer Träume

Vom ewigen Talent zur Killerapplikation: Der 3D-Druck hält Einzug in die Metallverarbeitung. Wie die Technologie diese Branche verändern wird.

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Innovation – das war schon immer Gerald Reschs sprichwörtlich schwache Seite. Zwei Jahrzehnte werkte er in einem Messtechnik-Labor in Graz, seit über einem Jahrzehnt ist er mit seiner Firma in der Auftragsfertigung von Prototypen und Serienteilen tätig. Wer ihn in St. Stefan im Rosental besucht, einer 4.000-Seelen-Gemeinde im südöstlichen Teil der Steiermark, weiß, was er meint, wenn er vom Impuls, Neuem immer sofort auf den Zahn fühlen zu müssen, erzählt: Aus Schleifmaschinen, Dreh-Fräs-Zentren und Schweißanlagen hat sich Resch über die Jahre einen stattlichen – und hochmodernen – Maschinenpark zusammengekauft. 2018 war wieder so ein Jahr, in dem er es wissen wollte: Ein HP-Kunststoffdrucker des Typs Fusion wurde angeschafft, „um die Technologie zu lernen“, wie Resch sagt.

Sein erster Vorstoß in den 3D-Druck war dies aber nicht. Schon vor fast vier Jahren investierte er in einen Metalldrucker von EOS, weil er die Idee, die Technologie immer dort, wo die Grenzen der Zerspanungstechnik liegen, heranzuziehen, frappant fand. Der zweitürige Kasten eines Messgeräts ist so ein Beispiel. „Früher fertigten wir dafür Dreh- und Frästeile, in Summe sicher 50 Komponenten“, erzählt Resch. Jetzt werde alles aus einer Hand gedruckt. Einzig die Nachbearbeitung erfolgt „noch klassisch mechanisch, nämlich durch Fräsen“, sagt er. Ein entscheidender Konstruktionsvorteil im Prototypenbau. Und auch in der Serie soll der 3D-Druck Raumgewinne machen.

Büroausstatter. Und plötzlich am Shopfloor?

Helfen sollen Player, die man in früheren Tagen als Bürogerätehersteller assoziiert hat: In Sant Cugat bei Barcelona betreibt HP das größte 3D-Druckzentrum außerhalb der USA. Die Amerikaner gingen 2014 sehr aggressiv in den damals zwölf Milliarden US-Dollar schweren 3D-Druck-Markt. Eine ziemliche Behauptung für ein Unternehmen, das fast ausschließlich in der virtuellen und 2D-digitalen Welt operierte. 2016 stellte HP seine ersten 3D-Drucker vor. Für 2020 peilt das IT-Unternehmen den Start einer auf den Metalldruck ausgelegten Serie (Metal Jet) an und will auch das metallverarbeitende Gewerbe mit Paralleldrucken – und fünfzigfach höherem Produktivitätsgewinn – in die Kleinserie locken. Statt erwärmtes Material durch einen Druckkopf zu pressen, wird feines Metallpulver schichtweise über den Druckbereich gezogen und punktgenau verfestigt. 400.000 Dollar verlangt das Unternehmen je Drucker. Mit VW konnte ein namhafter Kunde gewonnen werden, der seinen Werkzeugbau damit umkrempeln will. Die Konkurrenz freilich ist jetzt, wo sich der 3D-Druck im Prototypenbau immer mehr etabliert, groß.

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„Mindestens eine Handvoll Prototypenbauer in der Steiermark“ fallen Gerald Resch ein, die aktuell im großen Stil die Chancen des 3D-Drucks ausloten. Zwei, die daraus kein Geheimnis machen, sind der Stahlbauer Voestalpine und der Autozulieferer Pankl. Letzterer investiert einen zweistelligen Millionenbetrag in sein Kompetenzzentrum für additive Fertigung, ist Betreiber mehrerer Maschinen. Mit an Bord: Branchenschwergewichte wie der Lasersinteranlagenbauer EOS. Nicht erstaunlich also, dass das Gerangel am Markt größer wird. Neben den arrivierten 3D-Druck-Herstellern wie EOS oder SLM legen auch die klassischen Maschinenbauer einen Gang zu.

Maschinenbauer rüsten auf

Maschinen für das selektive Laserschmelzen hat der japanisch-deutsche Maschinenbauer DMG Mori schon länger im Sortiment. Im Vorjahr legte er nach – mit der Drittelbeteiligung am indischen Softwarehersteller Intech. Dessen Software berechnet nach der Eingabe von Material- und Bearbeitungsparametern automatisiert die optimalen Prozessparameter. Das Ergebnis sind verbesserte Oberflächenqualitäten und reproduzierbare Werkstoffeigenschaften – „ein Sprungbrett für die Industrialisierung der additiven Fertigung“, sagt DMG-Vorstand Christian Thönes. Die neuen Technologien zu prüfen, gehört etwa zu seinem Job: Michael Eiber, stellvertretender Geschäftsführer bei Steininger Metallbearbeitung, einem der großen Auftragsfertiger im Herzland des oberösterreichischen Maschinenbaus, sieht sich die Entwicklungen im 3D-Druck seit einigen Jahren sehr genau an. In 3D-Druck investiert hat das Unternehmen vorerst noch nicht – „noch wetteifern zu viele unterschiedliche Technologien untereinander um die Vorherrschaft“, erzählt Eiber. Doch das könnte sich ändern – denn auch ihm entgeht nicht, dass immer mehr Maschinenbauer wie etwa DMG Mori, ein Technologielieferant der Welser, auf den technologischen 3D-Druck-Zug aufspringen. Auch nicht, dass die Technologielieferanten in puncto einsetzbarer Materialien „breiter werden“.

Lange Featureliste

Wie das auch an dem Portfolio des Dietzinger Maschinenbauers Trumpf gut abzulesen ist. Mit dem Modell TruPrint 5000 haben die Deutschen dank der drei 500 Watt starken Faserlaser nicht nur einen der aktuell zehn stärksten 3D-Drucker im Aufgebot. Mit Kupfer, Titan, Kohlenstoff und Edelmetallen wie Gold zeigt er auch bei der Werkstoffwahl Variantenreichtum. Ein besonderes Feature ist seine Vorwärmfunktion. Auf 500 Grad ist Trumpfs Drucker vorwärmbar. „Das kommt der Oberfläche und Materialqualität von Kohlenstoffstahl zugute und verhindert Bauteilbrüche“, sagt Tobias Baur, Geschäftsführer additive Fertigung bei Trumpf.

Pulver-Shopping

Vielleicht macht gerade das die 3D-Druck-Story so spannend: der Innovationshunger der Entwickler, das Effizienzstreben der Anwender und die gefühlt monatlich aufblinkenden Durchbrüche am Materialsektor. Bis sich Investitionsgelder noch stärker lockern, wird es aber noch die eine oder andere Revolution brauchen. „Im Spritzgussformenbau thermisch optimierte Kühlkanäle einfach mitzudrucken“ sei zwar eine großartige Sache, findet der Prototypenbauer Gerald Resch. Am Ende geht es aber schon noch immer ums Geld. Den Budgetrahmen für das Verbrauchsmaterial etwa kann man bewusst enger stecken – was Resch auch tut. „Beim Maschinenlieferant kaufe ich es nicht notwendigerweise“, sagt er. Immerhin: Seine Bezugsquellen liegen nicht etwa in Indien, wo es wohl recht günstig kommt. Er setzt auf Europa. „Schließlich bin ich ein verantwortungsvoller Europäer“, sagt er.

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