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Die dritte industrielle Revolution nimmt Gestalt an

Besseres Design, höheres Innovationstempo und kürzere Produktzyklen: Wie additive Fertigung Alltag und Wirtschaftsleben grundlegend verändern wird.

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Das Pulver macht den Unterschied

Additive Fertigung lässt sich mit einem modernen Espresso-Automaten vergleichen: Die Zutaten machen den Unterschied. Wer eine gute Tasse Espresso will, muss gute Bohnen richtig rösten, richtig mahlen und anschließend anhand eines präzise definierten Prozesses aufbrühen. Die für AM notwendigen Pulver-Werkstoffe entsprechen dem Kaffee in der Kapsel. Egal, wie gut die Maschine oder wie begabt der Barista ist: Nur wenn das Pulver von einwandfreier Qualität ist, kommt dabei ein Premium-Endprodukt heraus.

Hier finden Sie weitere Informationen über Oerlikon Metcos Angebot von Metallpulvern für den 3D-Druck in Industrieanwendungen.

Die additive Fertigung (Additive Manufacturing, kurz „AM“ genannt), besser bekannt unter dem Begriff 3D-Drucken, verwandelt digitale Bits in greifbare Atome und macht derzeit weltweit Furore. Obwohl sich diese Technologie noch in den Kinderschuhen befindet, hat sie bereits bewiesen, dass sie Fertigungsverfahren vom Prototypen bis zum Endprodukt revolutionieren kann.

Hier sind ein paar Beispiele, wie sich die AM-Technologie von einer Kuriosität im Forschungslabor zu einem allgemein anerkannten Werkzeug für die industrielle Fertigung quer durch viele Branchen gemausert hat:

  • Rennwagenhersteller produzieren mit AM Spezialteile für Stockcars, um sie leistungsfähiger zu machen. Da sich Innovationen beim Design schnell in ein neues Bauteil umsetzen lassen, können Autofirmen im Handumdrehen Änderungen vornehmen, um bei ihren Rennwagen mehr Geschwindigkeit und höhere Belastbarkeit heraus zu kitzeln.
  • Mit Hilfe von additiver Fertigung produzierte Einspritzdüsen für Flugzeugtriebwerke werden zur Zeit in der Boeing 737 MAX verwendet; ein Flugzeug, das serienmässig von der Boeing Commercial Airplanes als Nachfolgemodell der Boeing 737 hergestellt wird.
  • In der Biomedizinaltechnik wird der 3D-Druck eingesetzt, um funktionale und massgeschneiderte Lösungen in der Bionik sowie bei Prothesen und Orthesen herzustellen. Dank dieses modernen Herstellungsverfahrens stehen die Lösungen schneller zur Verfügung und kosten lediglich einen Bruchteil der traditionell hergestellten Lösungen. Sogar verschiedene Gewebetypen, wie zum Beispiel Knochen, Muskeln oder gar ein ganzes menschliches Ohr aus Knorpel sind bereits im 3D-Druckverfahren hergestellt worden. Es konnte nachgewiesen werden, dass diese Gewebe nicht nur überlebensfähig sind, sondern sogar ein Wachstum von Blutgefässen stattfinden kann.
  • Baumaschinenhersteller sparen mit Hilfe von 3D-Druckern viel Zeit und Geld, denn sie können zu Testzwecken Prototypen für Komponenten erzeugen, ohne erst in teure Werkzeuge und Gussformen zu investieren, die oft nur ein einziges Mal verwendet werden.
  • Im Formenbau tätige Unternehmen haben die AM für sich entdeckt und können individuelle Spritzgussformen und kleinere Produktionsmengen anbieten, die sich mit traditionellen Verfahren nicht rechnen würden.
  • Rund um den Erdball spriessen 3D gedruckte Häuser aus dem Boden. Projekte in China, den Niederlanden und in Italien nutzen die AM für eine schnellere Konstruktion, geringere Kosten und weniger Abfall und Umweltverschmutzung. Diese massgeschneiderten Häuser haben das Potenzial, die Art und Weise, wie wir unsere Städte bauen, neu zu definieren. Mit AM hergestellte Gebäude könnten auch eine Lösung darstellen, an Orten zu bauen, wo keine für Menschen zuträglichen Umweltbedingen herrschen, wie z.B. auf dem Mond oder anderen Planeten.
  • Hersteller von Luxusgütern und Schmuck verwenden 3D-Drucker, um Masterschablonen für Formen herzustellen. Dazu gehören insbesondere Designs, die sich nicht mit traditionellen Schmiedewerkzeugen und -verfahren von Hand herstellen lassen.

Diese Beispiele machen klar: Additive Fertigung und grossformatige 3D-Drucker werden den Alltag und das Wirtschaftsleben grundlegend verändern. Die Vorteile dieser neuen Technologie liegen auf der Hand. Sie spart Zeit, Ressourcen und Geld, kurbelt das Innovationstempo an, sorgt für häufigere Produktverbesserungen und macht Herstellungsprozesse deutlich flexibler. Doch das ist nur die Spitze des Eisbergs, wenn es um das Ausmass und Potenzial der Veränderungen geht, die auf uns alle zukommen.

In der Vergangenheit erforderte die Markteinführung eines neuen Produkts viele Schritte, die sich leicht über Monate hinziehen konnten. Auch wenn Designvorlagen die Nachfrage auf dem Markt offensichtlich befriedigten, stellte der Start der Komplettfertigung Unternehmen vor eine Herausforderung. Sie waren gezwungen, komplexe Designs in einzelne Elemente aufzuteilen, die sich mit traditionellen Guss- und Umformtechniken herstellen ließen. Das Fehlerpotenzial war dabei sehr hoch, was fast immer kostspielige Änderungen am Produkt und die Herstellung neuer Werkzeuge erforderlich machte.

Durch AM verkürzt sich die benötigte Zeitspanne für Design, mögliche Änderungen und die eigentliche Fertigung. Was noch wichtiger ist: Modifikationen lassen sich leichter umsetzen, so dass sie die Terminplanung nicht mehr durcheinander bringen können. Durch die effizientere Arbeitsweise wird die „Time-to-Market“-Zeit erheblich verkürzt und so das Zeitfenster vergrößert, in dem Firmen neue Produkte zu Premiumpreisen anbieten können. Da ein Unternehmen obendrein nur das zur Fertigung des spezifischen Gegenstandes erforderliche Material benötigt, fällt weniger Abfall an und die Entsorgungskosten sinken.

Die richtige Wahl der Materialien ist eine entscheidende Vorbedingung für den erfolgreichen Einsatz von AM-Technologie. Hochwertige Legierungen und Metallmischungen in Premiumqualität machen den Unterschied zwischen dem Ausdruck eines beliebigen Objekts und der Fertigung eines Gutes, das einen wirklichen, praktischen Nutzen besitzt.

„Additive Fertigung hat das Interesse an der Entwicklung von Metallen und Legierungen erheblich gesteigert“, sagt Dr. Dieter Sporer, AM Industry Segment Manager bei Oerlikon Metco. „Innovationen auf diesem Gebiet haben unser Wissen über die Beziehungen zwischen den Pulvereigenschaften und der zu erwartenden Produktqualität vertieft. Deswegen sind wir heute in der Lage, Markttrends zu prozessspezifischen Pulvern frühzeitig zu definieren, denen andere folgen.“ Zu den Werkstoffen, die den Weg für die additive Fertigung ebnen, gehören unterschiedliche Stähle wie Nickel, Kobalt-Chrom und Edelstahl, sowie Werkstoffe auf Titan- und Aluminiumbasis.

Mit über 50 Jahren Erfahrung in der Entwicklung von Pulverprodukten für fortschrittliche Industrieanwendungen hat sich Oerlikon Metco heute als verlässlicher Lieferant von Werkstoffen für die additive Fertigung etabliert.

Von Erik Sherman und Steffan Heuer

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