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Ersatzteile kommen aus dem "3D-Drucker"

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Additive Manufacturing löst Handarbeit ab

Doch lohnen sich diese Investitionen überhaupt? Bahnt sich tatsächlich eine revolutionäre Zukunft an, in der jedes kleine Unternehmen jedes nur erdenkliche Teil selbst herstellen kann? „Für einen allzu weiten Blick in die Kristallkugel ist es noch zu früh“, glaubt Krüger. „Doch die Vorteile liegen schon heute klar auf der Hand. Mittels Additive Manufacturing lassen sich in einem Prozessschritt direkt aus dem Computer höchst komplexe Werkstücke mit Hohlräumen und filigranen Verstrebungen im Inneren herstellen, die sonst nur in Handarbeit oder in mehreren Einzelteilen gefertigt werden können.“

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Allerdings sind auch die Schwächen von Technologien wie dem Laserschmelzen offensichtlich. „Dabei entsteht das Werkstück aus einer Schüttung feinster Partikel, wodurch es letztlich eine verfahrenstypische Struktur und Oberfläche erhält. Gerade im Maschinenbau, wo bestimmte Bauteile höchsten physikalischen Beanspruchungen standhalten müssen, sind traditionell gefertigte Schmiedekomponenten bezüglich ihrer Robustheit noch im Vorteil“, sagt Krüger. Darüber hinaus ist eine Herstellung mittels Laserschmelzen sehr langwierig – bei großen Werkstücken sind zum Teil mehr als hundert Produktionsstunden nötig. „Die Gesamtdurchlaufzeit eines Werkstücks lässt sich aber durch das Laserschmelzen deutlich reduzieren“, ergänzt Krüger. „Denn im Gegensatz zu herkömmlich produzierten Teilen, die oft noch mehrfach nachbearbeitet werden müssen, werden die Werkstücke in der Prozesskammer gefertigt.“ Lediglich die Oberflächenqualität muss unter Umständen zum Beispiel durch Polieren verbessert werden.

Metallteile direkt aus dem Rechner umsetzen

„Die Stärken der Technologie liegen bei komplexen Einzelstücken oder Teilen, die nur in geringer Stückzahl gebraucht werden“, sagt der Werkstoffspezialist. „Ein klassisches Beispiel aus unserer Produktentwicklung ist ein neues Leitsystem, das sogenannte Transition Duct, für Gasströme bei Gasturbinen“, sagt Martin Schäfer, der sich bei Siemens CT bereits seit Ende der 90er-Jahre mit dieser Technologie beschäftigt. „Das dünnwandige, gekrümmte Bauteil mit sehr kleinen Kanälen kann nur äußerst schwierig mit konventionellen Technologien, wie Gießen und Fräsen, hergestellt werden. Direkt aus dem Rechner lassen sich mit der neuen Technologie die Metallteile innerhalb von wenigen Tagen statt Wochen herstellen“, sagt der Ingenieur.

Das Beispiel zeigt, wie mittels Additive Manufacturing Produktionszeiten reduziert und neue Konstruktionskonzepte einfach umgesetzt werden können. „Die hier erschmolzenen Bauteile haben übrigens alle Tests überstanden. Jetzt heißt es, die Technologie fit zu machen für den Sprung in die Produktion“, erläutert Schäfer. Dazu laufen diverse Projekte mit den Geschäftsbereichen von Siemens und externe Kooperationen wie die Beteiligung am DMRC (Direct Manufacturing Research Center) in Paderborn, bei dem CT für Siemens Energy mit der Firma Boeing sowie wichtigen Technologietreibern wie EOS, SLM Solutions und Stratasys an der Weiterentwicklung der Prozesse und Materialien forscht. „Die Ingenieure müssen völlig umdenken“, sagt Ursus Krüger. „Durch Additive Manufacturing sind alle nur denkbaren Formen im Prinzip in nur einem Arbeitsschritt herstellbar. Künftig wird also nicht mehr die fräsende oder stanzende Maschine die Grenzen der möglichen Formen bestimmen, sondern allein das im Computer entstehende, physikalisch machbare Design.“

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