Additive Fertigung: Definiert der 3D-Druck die Metallbranche neu?

Die additive Fertigung mittels 3D-Druck ermöglicht komplett ‚freie‘ Strukturen im Metallbereich, die guss- und frästechnisch so nicht darstellbar sind. Sie wird als Wunderwaffe gepriesen und die Industrie wächst im 20-Prozentbereich pro Jahr.“ – Es ist faszinierend, sich mit Alexander Aigner, WIFI-Vortragender und Experte in Additiver Fertigung, über das Thema zu unterhalten. Er versteht es, die Materie so spannend darzustellen, dass man auch ohne tief reichende Spezialkenntnisse einfach und schnell Zugang findet.

3D-Druck im Metallbereich – was kann das Verfahren?

„Man kann damit Funktionen generieren, die anders nicht machbar sind“, beginnt Alexander Aigner zu erklären. Als einfaches Beispiel dafür führt er kurvige und kreisförmige Kühlkanäle im Werkzeugbau an – unmöglich zu bohren, aber mit 3D-Druck gut gestaltbar. Bei Spritzgussverfahren, wie sie bei der Herstellung von PET-Flaschen, Lego-Bausteinen etc. zur Anwendung kommen, bedeutet das schnellere Abkühlzeiten und damit eine verkürzte Taktzeit. Selbst wenn das nur Sekunden sind, kann man sich vorstellen, was das bei der Menge an produzierten Teilen insgesamt an Einsparungspotenzial bedeutet!

Bionische Strukturen und Leichtbau

Bionisch – was? „Mit 3D-Druck kann man auch die Struktur eines Vogelflügels nachbilden.“ Es macht Alexander Aigner offensichtlich Spaß, kompliziert erscheinende Dinge einfach auf den Punkt zu bringen: „Man bedient sich in der Technik am perfekten ‚Designer‘ Natur. Das tut man u. a. deshalb, weil in der Natur alles auf maximale Effizienz ausgerichtet ist. Zum Beispiel auf maximale Leichtigkeit. Im Metallbau oft gewünscht, ist sie mit herkömmlichen Techniken nur sehr aufwändig herzustellen und damit teuer. Im Motorsport, wo jedes Gramm zählt, ist 3D-Druck daher bereits stark gefragt. Dazu kommen die Luft- und Raumfahrt, wobei, wie Aigner betont, gerade hier vieles noch Zukunftsmusik ist. Die Additiven Fertigungsverfahren sind doch noch sehr jung.
„Für den 3D-Druck sind Geometrie und Komplexität egal. Wenn nicht mehr Material benötigt wird, bleiben die Druckzeit und damit auch die Kosten gleich.“ – Alexander Aigner  

Additives Verfahren – Erklärung gefällig?

Für alle, die es (noch) nicht wissen: In der Metalltechnik gibt es im Großen und Ganzen vier Arten von Verfahren. Subtraktive „abnehmende“ Verfahren sind z. B. Drehen, Fräsen und die CNC-Technik. Sie gehen von Platten oder Stangen aus und nehmen so lange Material weg, bis die gewünschte Form erreicht ist. Dann wäre da die „umformende“ Technik wie Schmieden, die etwas in eine neue Form bringt. „Urformend“ bedeutet Gießen. Und bei „additiven“ Verfahren wird Schicht um Schicht digitalbasiert aufgebaut bzw. hinzugefügt.
 

3D-Druck – das Material (Kunststoff oder Metall)

„Es gibt viele Bastler und Privatleute, die zuhause einen 3D-Kunststoff-Drucker stehen haben. Diese Drucker sind schon ab ein paar hundert Euro zu haben“, weiß der Experte. Im Metallbereich geht es um wesentlich höhere Investitionen. Ab einer halben Million Euro aufwärts ist man dabei. Zumindest, was das so genannte „Laser Pulver Bett Verfahren“ (Laser Powder Bed Fusion / LPBF) betrifft, dem großen Platzhirsch unter den Metalldruckern. Umgangsprachlich würde man dazu vielleicht sagen, dass das erzeugte Metallbauteil sehr stabil und belastbar ist. – Wobei, Achtung, jetzt wird es speziell:
 

Laser Powder Bed Fusion LPBF – Einblick im WIFI-Kurs

Was das LPBF-Verfahren betrifft, ist Alexander Aigner Vollprofi. Als Co-Founder seiner Firma ADDITIVEXPERTS GmbH entwickelt er u. a. Prozessparameter zur Qualifizierung neuer Werkstoffe. Ausgangspunkt dabei sind Metallpulver, wie sie zum Beispiel von Unternehmen wie „Böhler“ und „Metalpine“ in der Steiermark oder „IMR metal powder technologies“ in Kärnten hergestellt werden.
Bei diesem Verfahren fährt der Laser mit bis zu 1000 Millimeter pro Sekunde und mehr über das Pulver, sodass es für ganz kurze Zeit über den Schmelzpunkt erhitzt und sofort wieder abkühlt wird. Um in diesem additiven Verfahren optimale Ergebnisse zu erhalten, müssen die nötigen Parameter perfekt editiert werden. Der WIFI-Kurs gewährt einen tieferen Einblick in diese Technologie und Ihre Besonderheiten.
 

Ziel im neuen WIFI-Kurs – Basiswissen

Es gibt hierzulande noch kaum Ausbildungen mit dem „Laser Pulver Bett Verfahren“. „Im neuen WIFI-Kurs erwirbt man ein breites Basiswissen im Bereich 3D-Druck“, erklärt der Vortragende. „Man bekommt einen Einblick, der Betrieben eine Einschätzung ermöglicht, ob und inwieweit 3D-Druck einsetzbar ist. Und wie Um- und Einschulungen im Facharbeiterbereich (Schlosser, Dreher, Fräser, Mechatroniker …) optimal gelingen können.“
„Wenn es darum geht, möglicherweise einen 3D-Drucker anzuschaffen, gibt es viele offenen Fragen. Der WIFI-Kurs gibt Antworten.“
 

Game-Changer 3D-Druck – Industrie wächst rasant

China, die USA und Deutschland sind große Player, aber auch Österreich ist international gesehen gut aufgestellt. „Auf die Ländergröße umgelegt, gibt es bei uns deutlich mehr Firmen, als man glauben könnte. Vor allem die Steiermark ist eine starke Region, es gibt einige sehr innovative Metalldienstleiter hier“, weiß Aigner. Weltweit wächst die additive Industrie rasant und legt jährlich an die 25 Prozent zu. Und sie generiert weiter Marktanteile. In vielen Bereichen sind additive Verfahren auch echte Game-Changer.
 

Grenzen im 3D-Druck / Metallbereich – Fantasie der Ingenieure

„Der 3D-Druck trifft vor allem bei drei Punkten an seine Grenzen“, so Aigner: Einmal die Produktivität. Es gibt andere Verfahren, mit denen große Volumen deutlich schneller bearbeitet werden können. Zweitens: die Oberflächengestaltung. Der 3D-Druck liefert immer noch etwas raue und keine technisch glatten Oberflächen. Da braucht es meist zusätzliche Nacharbeit. Und drittens die Fantasie bzw. das Vorstellungsvermögen der Ingenieure, die sich damit beschäftigen. Ansonsten ist es das Ziel der additiven Verfahren im 3D-Druck, ein breites Spektrum an Unternehmen in allen Branchen zu erobern.

Additive Verfahren und 3D-Druck sind eine junge, disruptive Technologie – richtig spannend und zukunftweisend. Im neuen WIFI-Kurs kann man sich einfach und schnell einen fundierten Eindruck dazu verschaffen – haben wir auch Sie neugierig darauf gemacht?
Hier können Sie mehr über den WIFI-Kurs „Additive Fertigung – von der Idee bis zum Bauteil“nachlesen und auf Wunsch online buchen.
Und hier geht’s zum Überblick über alle am WIFI angebotenen Bildungsveranstaltungen im Bereich Metallberufe. 

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