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Auf dem Weg zur Industrialisierung Additive Manufacturing

Additive Manufacturing (AM), auch bekannt als 3D-Druck, hat das Potenzial, die Fertigung in der Industrie wesentlich zu verändern: Mit der zunehmenden Industrialisierung der additiven Fertigung wird sich auch die Art und Weise, wie in der Industrie gearbeitet wird, verändern. Immer mehr Unternehmen experimentieren bereits mit 3D-Druck. Auch Oerlikon ist ins AM-Geschäft eingestiegen. Der Leiter des Geschäftsbereiches Additive Manufacturing, Florian Mauerer, gibt einen Einblick.


»Es gibt derzeit kaum eine Technologie, die mehr Wachstumspotenzial verheißt.«

Florian Mauerer Herr Mauerer, alles redet über additive Fertigung. Was steckt dahinter?
Additive Fertigung ist ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Werkstücke. Man spricht auch oft von 3D-Druck. Bisher war es üblich, Werkstücke aus einem massiven Block durch Fräsen, Bohren oder Schleifen herzustellen, indem Material weggenommen wurde. Additive Fertigung hingegen baut ein Werkstück Lage für Lage auf. Daraus ergeben sich ganz neue Möglichkeiten.

Aber warum ist die Technologie gerade jetzt in aller Munde?
3D-Druck gibt es ja schon seit geraumer Zeit. Das ist richtig. Die additive Fertigung gibt es schon eine ganze Weile, doch die Technologie feiert gerade in jüngster Zeit erhebliche Erfolge und macht große Fortschritte. Früher wurden insbesondere Kunststoffe verarbeitet, die sich gut für Prototypen eignen, sich aber kaum für industrielle Endprodukte durchsetzen konnten. Heutige Prozesse verarbeiten auch Metalle und damit stehen wir vor einem wichtigen Schritt: der Industrialisierung der additiven Fertigung. Aus diesem Grund springen auch die grossen Unternehmen auf den Zug auf. Der metallische 3D-Druck erreicht derzeit einen gewissen Reifegrad und wird damit für industrielle Anwendungen interessant.

Weshalb ist nun auch Oerlikon eingestiegen?
Das große Potenzial von Additive Manufacturing liegt in der industriellen Fertigung. Die Fertigung und Bearbeitung von industriellen Schlüsselkomponenten ist Teil der DNA unseres Unternehmens. Als Technologiepartner bedienen wir bereits heute führende Industrieunternehmen im Bereich moderner Werkstoffe und Beschichtungstechnologien.
Wir sind somit in zwei der drei wichtigsten Arbeitsschritte der additiven Wertschöpfungskette bereits heute vertreten: unsere beiden Marken Oerlikon Balzers und Oerlikon Metco sind bei den Beschichtungstechnologien zur Endbearbeitung der Komponenten führend, und Oerlikon Metco ist zudem Spezialistin bei den metallbasierten Werkstoffen. Zudem können wir auf großes Know-how im Bereich der Prozesstechnik für die Fertigung industrieller Schlüsselkomponenten zurückgreifen.
Unser Ziel ist es, auf diesen einzigartigen Kompetenzen aufzubauen und die Industrialisierung der additiven Fertigung an vorderster Front mitzugestalten. Wir sind dabei, unser Know-how und die Kapazitäten in diesem Bereich rasch auszubauen und sie auch unseren Kunden zur Verfügung zu stellen.

Ist der Markt dafür schon bereit?
Ich würde sagen: Der Markt ist dazu mehr als bereit. Es gibt derzeit kaum eine Technologie, die mehr Wachstumspotenzial verheißt. Die Aero-Industrie als Zugpferd hochkomplexer und sicherheitskritischer Fertigung stellt sich hier gerade für die Zukunft auf.
Diese Entwicklung belegen etwa auch die Zahlen der ›Expertenkommission Forschung und Innovation‹ der deutschen Bundesregierung. Lag der weltweite Umsatz für additive Fertigungsverfahren (3D-Drucker, Material, Zubehör, Software, Dienstleistungen) 2013 noch bei 3,07 Milliarden US-Dollar, wird er 2016 schon einen Umfang von 7,31 Milliarden haben. Und bis 2020 wird er sogar auf 21,2 Milliarden Dollar wachsen – eine Verdreifachung innerhalb von acht Jahren! Da hat eine technologische Revolution begonnen, und wir wollen ganz vorne mit dabei sein.

Florian Mauerer Sie sagen, Sie wollen Ihren Kunden den Zugang zur additiven Fertigung eröffnen. Wo liegt denn für die Kunden der Vorteil im Vergleich zur konventionellen Fertigung?
Einfach ausgedrückt: Die additive Fertigung macht neue und komplexere Produkte möglich, und das günstiger und schneller als mit herkömmlichen Produktionsverfahren. Mit der additiven Fertigung ist zum einen eine Individualisierung von Massenartikeln möglich (ich denke hier zum Beispiel an die Medizinaltechnik), aber es können auch Produkte geschaffen werden, die konventionell bisher gar nicht oder nur schwer herzustellen sind. Mit der zunehmenden Industrialisierung der additiven Fertigung wird also nicht nur die Innovation weiter voranschreiten, es wird sich auch die Art und Weise, wie in der Industrie gearbeitet und gefertigt wird, verändern. Mit den AM-Verfahren ist man in der Formgebung unabhängiger. Wenn es gestern noch hieß: »Design for Manufacturing«, so können wir dank AM heute sagen: »Design for Function.« Das ist es, was die additive Fertigung so revolutionär macht.

Wann macht additive Fertigung denn Sinn?
Da gibt es viele Bereiche. Ein klassisches Beispiel sind etwa Einzel- oder Ersatzteile: Werden diese mittels additiver Fertigung produziert, können die Reparaturzeiten verkürzt und aufwändige Lagerhaltung vermieden werden.
Wir sind aber bereits einen Schritt weiter, denn die Technologie etabliert sich zunehmend auch in der produzierenden Industrie, wo sie herkömmliche Fertigungsverfahren ergänzt. Individualisierte Einzelstücke und Kleinserien können so zeit- und ortsnah beim Kunden gefertigt werden. Denn statt zentral zu produzieren und im Container oder per Luftfracht um die halbe Welt zu schicken, werden zukünftig einfach die Daten an den Drucker gesendet, der dann vor Ort das benötigte Teil in kürzester Zeit passgenau ausdruckt. Und wenn eine Apparatur mit den gewünschten Spezifikationen im Moment noch nicht verfügbar ist – dann wird auch diese in absehbarer Zukunft gedruckt werden!
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ist auch, dass Komponenten für die Industrie in neuen und komplexen Formen, die bisher nur mit sehr großem Aufwand gefertigt werden können, schnell und unkompliziert herzustellen sind – und das teilweise sogar mit neuen Werkstoffen, die bisher nicht möglich waren. Letztendlich wird damit die Leistungsfähigkeit von Produkten weiter verbessert, und die Kosten gesenkt. Das alles sind übrigens keine Zukunftsphantasien – schon längst finden sich serienmäßig gedruckte Teile in Flugzeugen, etwa in Triebwerken oder Steuermechaniken.

Sie haben mehrmals die Kosten angesprochen. Wie können diese denn dank additiver Fertigung reduziert werden?
Da wird es verschiedene Möglichkeiten geben. Ein wesentlicher Unterschied der additiven Fertigung zu bisherigen Fertigungsverfahren ist, dass Material nicht weggefräst oder -geschnitten, sondern Lage für Lage nur dort aufgebracht wird, wo es auch benötigt wird. Das spart Material – dadurch wird die Produktion nachhaltiger, und bei teuren metallbasierten Werkstoffen macht sich das natürlich auch auf der Kostenseite deutlich bemerkbar.
Einsparungen wird es aber auch in der Logistikkette und Lagerung geben, wenn Ersatzteile nur noch bei Bedarf und vor Ort gefertigt werden. Um so weit zu kommen muss aber die Produktivität der additiven Fertigung noch stark verbessert werden, d.h. die Kosten müssen sinken. Dies wird über effizientere Maschinen, automatisierte Prozesse, reduzierte Materialkosten und neue Verfahren geschehen. Heute geschieht noch vieles in diesem Prozess manuell.

Wofür wird die additive Fertigung bereits heute genutzt, und wie sieht die Zukunft aus?
Die zentralen Anwendungsbereiche, auf die wir uns konzentrieren, liegen in der Herstellung von Schlüsselkomponenten für die Luftfahrt-, Automobil-, die Medizinbranche, für Kunden im Bereich Werkzeugbau und in der produzierenden Industrie. In all diesen Bereichen arbeiten wir bereits an Kundenprojekten. Zudem nutzen wir die additive Fertigung bereits, um eigene Produkte herzustellen – im Bereich Thermal Spray Equipment und für spezielle Komponenten für Getriebelösungen und Textilsysteme. Diese Projekte befinden sich zwar noch im Entwicklungs- und Forschungsstadium, aber wir werden dieses Wissen auch an unsere Kunden weitergeben.

Florian MauererWoran arbeiten Sie gerade?
Um die Industrialisierung weiter voranzutreiben, muss insbesondere die Produktivität des Verfahrens noch gesteigert und das Angebot an Werkstoffen ausgebaut werden. Das sind unsere Hauptthemen. Als Technologiepartner für Schlüsselkomponenten arbeiten wir am Aufbau von Service-Zentren, wo wir unseren Kunden Zugang zur Fertigung von Komponenten mittels additiver Fertigung anbieten werden. Und wir arbeiten an der Verbesserung der Prozesstechnik und der Abläufe. Unsere Werkstoffspezialisten arbeiten zudem daran, unser Werkstoff-Portfolio für diesen Bereich weiter auszubauen.

Können Ihre Kunden bereits im AM-Verfahren arbeiten?
Ja, wir arbeiten bereits mit diversen Kunden an der Entwicklung von Kleinserien. Und da wir unsere Kapazitäten im Druckerbereich ausbauen werden, können wir Kunden demnächst auch die Fertigung von 3D-Produkten global als Service anbieten.

Herr Mauerer, wir danken für das Gespräch!

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