Generative Anwendungen

3D-Druck: Aktuelle Anwendungsbeispiele

Die generative Welt brodelt und zwar heftig: Wer was wie schnell druckt und sich damit wie viel spart.

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Produktion 3D Druck
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© BMW

ANWENDER: BMW druckt Wasserpumpenräder

Für seine DTM-Rennwagen druckt der bayrische Automobilkonzern Wasserpumpenräder. Im harten Renneinsatz stehen schon über 500 Stück.

 

Bereits seit einigen Jahren verbaut BMW zum Beispiel in die DTM-Boliden Wasserpumpenräder, die im innovativen 3D-Druck-Verfahren gefertigt werden. Die Hochleistungsmotoren leisten auf der Strecke bei bis zu 70 Prozent Volllast größte Schwerstarbeit. Für die Herstellung einer Kleinserie kam gleich von Beginn an das SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) zum Einsatz. Das strahlgeschmolzene Präzisionsbauteil entsteht in einem 3D-Drucker per generatives Schichtverfahren. Zu diesem Zweck wird der Werkstoff in einer 0,05 mm dünnen Metallpulverschicht auf eine Bearbeitungsplatte aufgetragen. Ein Laserstrahl sorgt dafür, dass das Pulver an den spezifischen Stellen unter einer Schutzgasatmosphäre zu einer festen Aluminiumschicht verschmilzt. Schicht für Schicht entsteht so das komplette Bauteil in dreidimensionaler Form. Mit anderen Methoden wären die Feinheiten des sechsflügeligen Radialpumpenrads nur unter größerem Aufwand zu bewerkstelligen. Gleichzeitig werden komplexe Werkzeuge sowie Gussformen überflüssig und die Maßhaltigkeit bleibt über die gesamte Produktionszeit aller Bauteile absolut gleich. Diese Faktoren machen die Herstellung der Bauteile extrem wirtschaftlich. 

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© Siemens

ANWENDER: Siemens druckt Brennerspitzen

Für seine Gasturbinenwerke in Schweden druckt der Technologiekonzern bereits in Serienreife. Aufwändige Schweißarbeiten entfallen und reduzieren so 90 Prozent der Reparaturkosten und -zeiten.

 

Einzelne Bauteile der Siemens-Gasturbinen müssen bei extrem hohen Temperaturen von etwa 1.300 Grad Celsius rund 25.000 Stunden wartungsfrei laufen. Die Anforderungen sind groß. Deshalb werden die Brennerspitzen direkt mit Stahlpulver per additives Fertigungsverfahren auf den Brennerrumpf aufgedruckt. „Für Hochtemperaturanwendungen in Turbinen verwenden wir Legierungen auf Nickelbasis. Solche Stähle sind besonders stabil und hitzebeständig“, erklärt Olaf Rehme von Siemens Corporate Technology (CT). Solche neuartige Verfahren reduzieren die Reparaturzeit und Kosten bestimmter Modelle um rund 90 Prozent. Bisher wurden Ersatzteile auf Halde produziert und bei Bedarf einzeln verschickt. Das kann in bestimmten Fällen sogar gesamte Fabriken und Kraftwerke lahmlegen und unsinnige Kosten produzieren. „Künftig könnte ein Netzwerk von kleinen 3D-Druckereien Ersatzteile entsprechend eines digitalen Bauplans ausdrucken. Und zwar genau da, wo sie gebraucht werden: nahe beim Kunden“, sagt Rehme. 

© BMW

ANWENDER: BMW druckt Wasserpumpenräder

Für seine DTM-Rennwagen druckt der bayrische Automobilkonzern Wasserpumpenräder. Im harten Renneinsatz stehen schon über 500 Stück.

 

Bereits seit einigen Jahren verbaut BMW zum Beispiel in die DTM-Boliden Wasserpumpenräder, die im innovativen 3D-Druck-Verfahren gefertigt werden. Die Hochleistungsmotoren leisten auf der Strecke bei bis zu 70 Prozent Volllast größte Schwerstarbeit. Für die Herstellung einer Kleinserie kam gleich von Beginn an das SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) zum Einsatz. Das strahlgeschmolzene Präzisionsbauteil entsteht in einem 3D-Drucker per generatives Schichtverfahren. Zu diesem Zweck wird der Werkstoff in einer 0,05 mm dünnen Metallpulverschicht auf eine Bearbeitungsplatte aufgetragen. Ein Laserstrahl sorgt dafür, dass das Pulver an den spezifischen Stellen unter einer Schutzgasatmosphäre zu einer festen Aluminiumschicht verschmilzt. Schicht für Schicht entsteht so das komplette Bauteil in dreidimensionaler Form. Mit anderen Methoden wären die Feinheiten des sechsflügeligen Radialpumpenrads nur unter größerem Aufwand zu bewerkstelligen. Gleichzeitig werden komplexe Werkzeuge sowie Gussformen überflüssig und die Maßhaltigkeit bleibt über die gesamte Produktionszeit aller Bauteile absolut gleich. Diese Faktoren machen die Herstellung der Bauteile extrem wirtschaftlich. 

© Evo-tech

ANBIETER: Evo-tech: Neue Materialien drucken

Markus Kaltenbrunner hat sich 2013 als Firmengründer ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: „Wir wollten das Arbeitstier unter den 3D-Druckern werden“, und mit seinem Unternehmen EVO-tech in Schörfling am Attersee ist er dem ziemlich nahe gerückt:  „Hin zur Serienfertigung“, lautete sein Credo.  Dahinter steckt  pure Strategie: „Additive Fertigung erobert so Gewerbe und Industrie“, lautet sein Zukunftstrend Nummer 1, . Auch ein zweiter ist ihm wichtig: „Neue Materialien“ Daher: Vom brandhemmenden ABS Material für Sondermaschinenbau bis zum chemieresistenten PPS reicht das Spektrum der Werkstoffe für seinen EVOlizer, der damit auch für Kleinserie voll druckflexibel in 3D ist.

 

Produkt: EVOlizer

Unternehmen: EVO-tech

Gewicht: 59 kg

Einsatzgebiet: Prototyping, Kleinseriendruck

Druckmaterialien: ABS, ABS-ESD, ASA, FRF, Iglidur, PET, PLA, POM, PPS

Druckgeschwindigkeit: sehr variabel

Am Markt seit: 2014

Preis: EUR 11.200,-

© 3-Delta

ANWENDER: 3-Delta druckt Zubehör

Nicht mehr vom Hersteller erhältliche Zubehörteile  drucken, darauf hat sich die deutsche 3-Delta spezialisiert und kennt dabei fast keine Grenzen.

 

So mancher Privatkunde stand schon vor dem Problem, dass ein wichtiges Ersatz- oder Zubehörteil am Markt nicht mehr angeboten wird. Mit den Fertigungsverfahren des 3D-Druck ist das kein Problem mehr. 3-Delta, ein Betrieb für E-Manufacturing und 3D-Druck aus Erbach, bildete auf diese Weise eine Halterung für eine spezielle Fotokamera im Privatkundenauftrag nach. „Ich hab mich für 3D entschieden, weil diese Technologie nicht nur preiswerte, sondern auch schnelle Lösungen liefert“, erklärt Johann Hientz von 3-Delta. Ausgeführt wurde das Projekt per FDM-Druck (Fused Deposition Modeling), einem 3D-Verfahren, das sich durch niedrige Kosten, einfache Ausführung sowie einer hinreichenden Detailgenauigkeit auszeichnet. Was die erforderliche Stabilität und Festigkeit angehen, stehen optionale Materialien zur Auswahl. Hinzu kommt, dass der Materialeinsatz dazu extrem niedrig ist, mehrere Bauteile für ein Werkstück gleichzeitig erstellt werden können und der Aufwand für Nachbearbeitungen wie zum Beispiel Sägen, Fräsen oder Bohren im Grunde wegfallen. „Obwohl vieles für 3D-Druck spricht, ist auf Anwenderseite viel Know-how erforderlich, um die Technologie zielführend einzusetzen“, unterstreicht Hientz. 

3-Delta druckt nahezu jedes Zubehör. Im Bild eine Kamerahaltung.

© General Electric

ANWENDER: GE druckt Einspritzdüsen

Einen dreistelligen Millionenbetrag investierte Genereal Electic in die Entwicklung dieser gedruckten Einspritzdüse.

 

Fünf Jahre hatt GE nach der richtigen Anwendugn für 3D-Druck gesucht und dann auch gefunden. Zusammen mit dem Spezialisten für additive Fertigungsverfahren EOS hat der Technologiekonzern 2014 die Serienproduktion einer Treibstoff-Einspritzdüse für die Triebwerke von GE Aviation gestartet. Der Vorteil: Weil die Teile widerstandsfähiger und leichter sind, sorgt die additive Fertigung für niedrigere Betriebskosten bei den Fluglinien.  Bis 2020 will GE seine additive Fertigung mit 3,5 Milliarden Dollar weiterentwickeln. 

© Fetzel Maschinenbau

ANWENDER: Fetzel Maschinenbau druckt Bogenanleger

Der Thüringer Maschinenbauer spart sich mit 3D-Technologie nicht nur Material, Zeit und Nacharbeit sondern auch Lagerkosten.

 

Es gibt immer wieder Vorgaben am Markt, Produkte für kleinere Auflagen und einer gezielt geringeren Performance zur Einsparung von Kosten zu entwickeln. Am Beispiel eines so genannten „Sideblowers“, das sind Bogenanleger mit Gebläse zur Vereinzelung von Papierbögen, können per 3D-Druck möglichst wenige Einzelteile verwendet und zusätzlich Stück-, Montage- und Lagerkosten gespart werden. Hinzu kommt ein überschaubarer Personalaufwand, da der „Drucker“ alleine über Nacht laufen kann. Die Nacharbeit beschränkt sich auf das Entgraten der Unterseite sowie auf das Gewindeschneiden an sechs Bohrungen. „Der große Vorteil des 3D-Drucks ist der hohe Freiheitsgrad“, erklärt Ing. Thomas Fetzel von Fetzel Maschinenbau aus dem österreichischen Thüringen. „Es können damit Teile gefertigt werden, die zerspanungstechnisch sehr schwer, aufwändig, mehrteilig oder gar nicht herstellbar sind. Darüber hinaus haben wir vergleichsweise kaum Abfall, da nur das Material verwendet wird, das auch wirklich gebraucht wird.“

© SLM

ANBIETER: SLM: Grenzenlos Metall drucken

Das ist noch nicht alles. SLM Solutions mit Sitz in Lübeck, Deutschland, hat sich in den letzten Jahren vom Prototyping zum selektiven Laserschmelzen hin entwickelt. Hinter dem Kürzel SLM 125 HL steht eine generative Laserstrahlschmelzanlage, die hochwertige metallische Bauteile auf der Basis dreidimensionaler CAD-Daten druckt. Das wirtschaftlich arbeitende System belebt den F&E-Bereich und erlaubt die Produktion kleinerer Werkstücke. Dem Metall-Material dafür sind - vgl. Trend 2 - (fast) keine Grenzen gesetzt: Von Alu über Stahl bis Titan ist alles möglich.

 

Produkt: SML 125HL

Unternehmen: SLM Solutions Group

Gewicht: 700 kg

Einsatzgebiet: Forschung, Kleinseriendruck

Druckmaterialien: Aluminium, Edelstahl, Inconell, Kobalt-Chrom, Werkzeugstahl,  Titan

Druckgeschwindigkeit: 25 ccm/h

Am Markt seit: 2014

Preis: auf Anfrage

© Ford

ANWENDER: Ford druckt Einbauhilfen

Für die Endmontage in den Ford-Werken übernehmen 3D-Drucker die Herstellung von Einbauhilfen. Dafür sind viele dieser Kunststoffkomponenten erforderlich, um die Einbauteile optimal zu positionieren.

 

Für die Werktechnik der Ford-Werke ist das Engineering stets bestrebt, mit innovativen Lösungen die Prozesse auf eine möglichst optimale Effizienz zu trimmen. Mithilfe von 3D-Druckern werden nun passgenaue Hilfsmittel per additiver Fertigung zum Beispiel für den Einbau von Scheibenwischer gefertigt, um sie von den Monteuren in einer ganz bestimmten Grundstellung verschrauben zu können. Weitere Einbauhilfen sind zum Beispiel auch solche, die in der Endmontage zum Entriegeln von Heckklappen dienen, welche vorher beim Verglasen verschlossen sein müssen. Die Konstruktionsdaten für die Kunststoffteile werden in CATIA verfasst und im Anschluss an den 3D-Drucker geschickt. Dieser stellt die Werkteile dann im Schichtaufbau her. Für den 3D-Drucker musste eigens eine Klimaanlage installiert werden, damit die dafür notwendige Temperatur konstant gehalten werden kann. Zuvor wurden diese Einbauhilfen aufwändig mit Handfräsmaschinen gefertigt. 

© Hage

ANBIETER: HAGE druckt Schädelknochen 

Von der Serviceleistung - etwa Herstellung von „Schablonen fürs Drucken“- bis zu „Service- und Supportkonzept für die Industrie“ spannt sich ein drittes Themenfeld. Der steirische Sondermaschinenbauer Hage unter Leitung von Florian und Stefan Hampel setzt neben dem HAGE 3D 72L Drucksystem sehr auf Vision mit realer Innovation. Die Steirer erobern damit besonders visionäre Geschäftsfelder: So wurde ein industrietauglicher A2 Drucker in erster Serie bereits ausgeliefert - und mit dem revolutionären HAGE3D-med kann während der OP intraoperativ ein passendes Implantat für einen Schädelknochen angefertigt werden - auf Basis der Bilder eines CT’s.

 

Produkt: HAGE 3D 72L

Unternehmen: HAGE Sondermaschinenbau

Gewicht: 80 kg

Einsatzgebiet: Rapid Prototyping

Druckmaterialien: PLA, ABS, PVA, HIPS, Nylon, gefüllte Filamente

Druckgeschwindigkeit: 90 mm/sec

Am Markt seit: 2013 (Modell A2)

Preis: auf Anfrage

© Austrian 3D Printing Forum

Veranstaltungstipp

Sie wollen geballt an einem Tag alles zum Thema 3D-Druck hören? Dann versäumen Sie nicht das Austrian 3D-Printing Forum in Wien. 

Wann: 10. Mai 2016

Wo: Congress Center, Messe Wien