unterstützt bei der Einführung von 3-D-Druckverfahren

Dr.-Ing. Christian Seidel studierte Maschinenwesen an der Technischen Universität München und ist langjähriger Experte für additive Verfahren. Seit 2018 ist er Hauptabteilungsleiter für „Strategie und Institutsentwicklung“ sowie Leiter Additive Fertigung am Fraunhofer IGCV. Darüber hinaus ist er Gesamtprojektleiter für das MULTIMATERIALZENTRUM Augsburg. Von 2014 bis 2018 leitet er die Abteilung Komponenten und Prozesse, die maßgeblich im Bereich additive Fertigung forscht.

Herr Dr. Seidel, was kann additive Fertigung, was andere Verfahren nicht können?

Kunden und Unternehmen wollen individuellere und funktionsoptimierte Produkte – mit additiver Fertigung lassen sich komplexere geometrische Strukturen anfertigen, die das ermöglichen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, mehrere Teile einer Baugruppe gleichzeitig herstellen zu können, statt zunächst mehrere Einzelteile fertigen zu müssen. Das spart Zeit und kann auch zu kostengünstiger Produktion führen.

Generell kann der Einsatz additiver Fertigungsverfahren zur Verkürzung von Fertigungszeiten und zu einer Verbesserung der zeitlichen und örtlichen Verfügbarkeit von Ersatzteilen führen.

Für welche Unternehmen ist additive Fertigung besonders interessant?

Additive Fertigung kann eigentlich für alle Unternehmen interessant sein. Besonders für mittelständische Unternehmen ergeben sich durch die additiven Fertigungsverfahren große Chancen, kostengünstiger zu produzieren. Außerdem können sie sich in Nischen platzieren, in dem sie sich auf bestimmte Baugruppen spezialisieren oder Sonderlösungen bei Produkten umsetzen. Die meisten Unternehmen haben wirtschaftliche Anwendungsfälle wie z. B.

1. die Umsetzung von neuen Ideen und Designs – additive Fertigung ermöglicht eine wesentlich größere Designfreiheit und damit die Möglichkeit für ein verbessertes Design
2. die Kostengünstige Produktion vor allem bei Einzelteilen oder Kleinserien oder auch bei schwer zu verarbeitenden Materialien, z. B. Titanlegierungen oder Nickel-Basis-Legierungen
3. die bedarfsgerechte Produktion von Ersatzteilen
4. Reparaturanwendungen, bei denen gezielt nur einzelne verschlissene Teile eines Bauteils mit additiven Methoden aufgebaut und ersetzt werden.
5. Individualisierung und Personalisierung z. B. bedruckte Handyhüllen oder medizinische Implantate

Wir empfehlen Unternehmen, mögliche Anwendungsfälle individuell und sorgsam zu prüfen. Dabei unterstützen wir auch gerne mit unserem Additive Manufacturing Lab.

In welchen Branchen sehen Sie noch vielversprechendes Entwicklungspotenzial für Additive Fertigung?

Die Treiberbranchen sind derzeit die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und die Automobilbranche. Unternehmen aus diesen Branchen sollten sich auf jeden Fall mit der Technologie auseinandersetzen. Erhebliche unterschätzte Potenziale sehe ich aber noch im Maschinen- und Anlagenbau, z. B. bei Sondermaschinen. Gerade auch im Werkzeugbau ermöglichen additive Verfahren oft eine bedeutende Qualitätsverbesserung.

Wie aufwändig ist es für ein Unternehmen – gerade auch für KMU – additive Verfahren zu implementieren?

Neue Technologie bringt immer Herausforderungen mit sich. Es ist nicht damit getan, eine Maschine zu kaufen und loszulegen. Zu klären sind z. B. die Sicherstellung einer nachhaltigen Technologieakzeptanz im Unternehmen, Zulassungsthemen oder auch das additiv gerechte Design der Produkte. Hier gibt es auch Designrichtlinien, die Unternehmen unterstützen können, z. B. die ISO/ASTM 52911. Der Aufwand für das neue Verfahren ist insgesamt jedoch leistbar, man sollte sich nicht abschrecken lassen.

Wie kann das Additive Manufacturing Lab Unternehmen bei der Einführung unterstützen?

Von der Prüfung der Potenziale über die Bauteilauswahl bis zur Einführung der Produktion begleiten wir Unternehmen bei ihrem gesamten Weg in additive Fertigungsverfahren. Wir suchen gezielt nach Bauteilen, die Potenzial für additive Fertigung bieten und unterstützen die Unternehmen bei der Prozessanpassung. Dabei sollte man sich auch nicht von Sonderwerkstoffen abschrecken lassen: Wir arbeiten auch gemeinsam mit Unternehmen daran, solche Werkstoffe verarbeitbar zu machen. Mit der Fraunhofer Academy bieten wir auch Weiterbildungen für Mitarbeiter.

Ist additive Fertigung ressourceneffizienter?

Zunächst einmal: Additive Fertigung ist nicht ein einzelnes Verfahren, sondern es gibt derzeit ca. 15 verschiedene kommerziell am Markt verfügbare Verfahren für ganz verschiedene Werkstoffe, z. B. Polymere, Metalle…. Man versucht natürlich, diese neuen Verfahren möglichst ressourceneffizient umzusetzen, aber pauschal kann man das nicht beantworten. Der Ressourceneffizienz-Vorteil bei additiven Verfahren liegt darin, dass Bauteile leichter konstruiert werden können und bei der Fertigung wenig Materialabfälle anfallen. Durch bedarfsgerechte Fertigung von Ersatzteilen entfallen evtl. auch Logistik-Aufwände oder durch gezielte Reparaturen nur der verschlissenen Teilkomponenten können Materialien eingespart werden. Dem stehen jedoch der Energieaufwand sowie die Aufwände der Rohmaterialherstellung gegenüber. Je nach Material und Verfahren kann die Gesamtbilanz deswegen unterschiedlich ausfallen. Hier muss man fallspezifisch betrachten, was insgesamt gesehen ressourceneffizienter ist.