FERTIG Es hapert noch an Know-how und besseren Anlagen

Um die 3D-Druck-Technologie im Automobilbau voranzubringen, hat sich etwa BMW iVentures am Druckerhersteller Desktop Metal beteiligt und gerade für seine Motorradkunden eine Self-Service-3D-Drucker für Ersatzteile angekündigt. Audi hat 2016 ein Metall-3D-Druckzentrum gegründet. Das Drucken von Teilen für Prototypen sowie für den Werkzeug- und Betriebsmittelbau ist in Ingolstadt bereits Alltagsgeschäft. Erforscht wird dort aber auch, für welche Teile in Serienfahrzeugen die Technologie in Frage kommt.

Und dürften ausschließlich Teile sein, die sich mit konventionellen Verfahren nicht herstellen lassen, weil sie extrem anspruchsvolle Formen haben. Oder die sich nicht wirtschaftlich fertigen lassen, weil es nicht lohnt, für die Herstellung nur weniger Teile ein teures Werkzeug zu fertigen.

„Per 3D-Druck können wir beispielsweise Bauteile mit bionischen Leichtbaustrukturen produzieren, die mit klassischen Verfahren nicht herstellbar wären“, erläutert Martin Bock, Projektleiter metallischer 3D-Druck bei Audi. Bei Audi gelte: „Wir betreiben 3D-Druck nicht um des 3D-Drucks willen, sondern wägen stets ab, ob der Prozess ein Bauteil liefert, das alle unsere Qualitätsanforderungen erfüllt und zudem wirtschaftlicher ist, als die klassischen Herstellverfahren.“

Zum Zug kommt der 3D-Druck daher bereits bei einem sehr selten benötigen Ersatzteil: dem Wasserstutzen für den W12-Motor. Dabei soll es nicht bleiben. „Mit den Kollegen aus dem Aftersales identifizieren wir derzeit weitere Ersatzteile, bei denen der 3D-Druck sinnvoll sein könnte.“

Um den Einsatz auszuweiten, sind noch intensive Untersuchungen nötig. Zwar stellte Audi schon 2016 fest, dass gedruckte Aluminiumkomponenten höhere Zugfestigkeiten aufweisen als entsprechende Strukturgussteile. Doch mittlerweile ist auch klar, dass auch Prozessdetails eine wichtige Rolle spielen. „Auf die Eigenschaften der Bauteile hat auch das konkrete Druckverfahren Einfluss; es spielt beispielsweise eine sehr große Rolle, wie die Bauteile im Bauraum der Anlage ausgerichtet werden“, betont Martin Bock. Entsprechend vorsichtig ist man bei Audi und will additiv gefertigte Bauteile aktuell nicht in crashrelevanten Bereichen einsetzen.

Damit zeigt sich auch eine weitere Herausforderung beim Einsatz des 3D-Drucks: Es reicht nicht, einen Drucker zu kaufen und auf den Knopf zu drücken. Um gute und reproduzierbare Teile herzustellen, muss vielmehr eine Menge Prozesswissen erarbeitet werden.

Daneben hat man bei Audi aber auch klare Forderungen an die Anlagenhersteller. „Um die Anwendung des 3D-Drucks deutlich auszuweiten, benötigen wir vor allem Anlagen mit größeren Bauräumen, höheren Laserleistungen und eine größere Palette an Pulverwerkstoffen, die prozesssicher verarbeitet werden können. Auch industrietaugliche Lösungen zur automatisierten Endbearbeitung von additiv gefertigten Bauteilen können die Kostensituation positiv beeinflussen“, sagt Martin Bock. Die größte der bei Audi eingesetzten Anlagen ermöglicht Bauteil mit maximal 400 mm Kantenlänge.

Was die automatisierte Endbearbeitung von gedruckten Teilen angeht, haben Maschinenhersteller bereits erste Lösungen realisiert. So hat DMG Mori etwa in ein modernes Fünfachs-Frässystem einen Metall-3D-Drucker integriert. Der Charme einer solchen Hybridanlage besteht darin, dass ein Bauteil komplett „in einer Aufspannung“, wie die Experten es nennen, hergestellt werden kann. „Eine Aufspannung“ ist wichtig, weil es Zeit spart, wenn das Bauteil nicht immer wieder in eine andere Maschine gespannt werden muss. Zudem verschlechtert jedes erneute Einspannen die Präzision.

Mit dem DMG-Mori-Konzept ist es auch möglich, den 3D-Druck zu unterbrechen und etwa innere Oberflächen, die beim fertigen Teil nicht mehr zugänglich sind, per Fräsen zu bearbeiten, beispielsweise um die Oberflächenqualität zu steigern.

Da der bei DMG Mori integrierte 3D-Drucker gleichzeitig mit zwei verschiedenen Metallpulvern arbeiten kann, lassen sich auch Bauteile herstellen, die beispielsweise innen aus einem weicheren und außen aus einem härteren Material bestehen und bei denen der Übergang zwischen beiden Materialien fließend ist.

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