3D Druck | Anwendungen in der Industrie

Im letzten Artikel wurden die verschiedenen 3D-Druckverfahren vorgestellt. Diese Woche dreht es sich um die Wirtschaftlichkeit und Anwendungsbeispiele aus der Industrie, die bereits gedruckt werden.

3D-Drucker haben in den letzten Jahren beständig an Bedeutung gewonnen, aber gelten immer noch als ungeeignet für die Massenproduktion. Dabei ist es in vielen Fällen vorschnell, dieses Urteil zu fällen. Denn ob sich der 3D-Druck als Herstellungsmethode lohnt, hängt von vielen Produktionsparametern ab. Ein Vorteil des 3D-Drucks gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren ist, dass ohne Werkzeug produziert wird. Sowohl die Kosten als auch die Konzeptionszeit fallen damit weg. Außerdem können selbst Werkstücke mit komplexen Geometrien als ein Teil gefertigt werden. Aus dem Aufwand, das nötige Werkzeug herzustellen, der Bauteilkomplexität und dem Produktionsumfang kann also berechnet werden, ab wann der Umstieg auf additive Fertigung sinnig ist. Durch Fortschritte im Bereich des 3D-Drucks verschiebt sich dessen Break-Even-Point kontinuierlich. Aus diesem Grund haben viele Firmen schon für bestimmte Produkte umgesattelt.

3D Druck in der Anwendung

Erfolgreiche Beispiele für 3D-gedruckte Teile sind zahlreich und sehr unterschiedlich. Um die Möglichkeiten zu verdeutlichen, stellen wir hier einige vor.

Abbildung 1: adidas FUTURECRAFT 4D 2019 (Quelle: https://www.everysize.com/mag/news/adidas-futurecraft-4d-releases-2019/)

Adidas setzt bei ihrer exklusiven Laufschuhserie Futurecraft 4D auf eine mittels 3D-Druck hergestellter Zwischensohle, weil die verflochtene Struktur der Lauffläche sonst nicht realisierbar wäre. Außerdem ist geplant, 3D-Drucker in den Filialen bereitzustellen. In Kombination mit 3D-Scannern können die Füße der Kunden vermessen und angepasste Sohlen direkt gefertigt werden. Diese Individualität soll eine gänzlich neue Qualität von Laufschuhen ermöglichen.

Auch in der Automobilbranche hat die Technologie bereits Einzug gefunden. Obwohl sie bisher überwiegend für Rapid Prototyping benutzt wurde, werden Einzelteile mittlerweile serienmäßig gedruckt. BMW lässt für den Roadster des Hybrid-Sportwagens i8 Kleinteile der Dachkonstruktion drucken, weil sie mit herkömmlichen Gussverfahren nicht umsetzbar wären. Dabei sollen die Teile sogar leichter und stabiler sein. Auch VW plant, in Zukunft die additive Fertigung in ihre Produktion zu implementieren. In Kooperation mit HP sollen Metallteile serienmäßig gedruckt werden. Dabei werde der Anteil so hergestellter Bauteile innerhalb der nächsten Jahre schrittweise von kleineren Elementen, die überwiegend Designansprüche erfüllen, auf Strukturbauteile ausgeweitet.

Abbildung 1: IKEA OMEDELBAR collection (Quelle: https://ikea.today/brave-new-3d-world/)

Ein anderes Beispiel für massenproduzierte 3D-gedruckte Teile stammt aus dem Bereich der Inneneinrichtung. Im Jahr 2017 kündigte IKEA an, ein Produkt aus ihrer Serie OMEDELBAR auf diese Weise zu fertigen. Dabei handelt es sich um eine detaillierte Nachbildung einer Hand, die als Wanddekoration dienen soll. Auch diese wäre laut Herstellerangaben aufgrund ihrer Komplexität im Spritzgussverfahren nicht wirtschaftlich produzierbar gewesen.

Leichter, besser, schneller, stärker

Wegen der rapiden Verbesserungen des Bereichs 3D-Druck ist davon auszugehen, dass er in zunehmend vielen Anwendungsfeldern eine ernsthafte Alternative für herkömmliche Massenfertigungsverfahren darstellen wird.

In Zeiten der Digitalisierung wächst der Stellenwert von Leichtbau, Variantenmanagement, Bauteilkomplexität und Produktionsgeschwindigkeit, und genau diese Faktoren werden durch den Einsatz von 3D-Druckern adressiert.