Die additive Produktion ist dabei, sich als ein weiteres Herstellungsverfahren im Maschinenbau zu etablieren. Sie bietet enorme Vorteile für niedrige Stückzahlen, Prototypen und schwierig herzustellende Formen – ganz ohne Werkzeuge. Der Werkzeug- und Formenbau muss den 3D-Druck im Maschinenbau deswegen nicht fürchten.

Kaum eine andere Technologie hat in den letzten Jahren einen solchen Aufschwung erfahren wie die additive Fertigung. 3D-Drucker werden in der Industrie nicht mehr nur für Anschauungsmuster genutzt – auch Funktionsteile lassen sich heute additiv herstellen. Ein zentrales Merkmal dieses Verfahrens ist die weitgehende konstruktive Gestaltungsfreiheit. Sie ermöglicht die Herstellung von Teilen, bei denen klassische Bearbeitungsverfahren an Grenzen stoßen.

Große Gestaltungsfreiheit bei additiver Fertigung

Hinterschneidungen zum Beispiel sind bei allen klassischen Verfahren problematisch, da sie entweder die Entformung aus dem Werkzeug verhindern oder sich mit Bearbeitungswerkzeugen schwer erreichen lassen. Geringe Wandstärken stellen ein Risiko dar, da sie beim Entformen oder Fräsen Schaden nehmen können. Was in der Fertigung große Probleme macht, wird mit additiven Verfahren plötzlich ganz einfach. Hinterschnitte? Dünne Wandungen? Hohlräume und kühn gewundene Kanäle? Alles kein Thema.

Industrie-3D-Drucker gewinnen im Maschinenbau an Bedeutung

Für den Maschinenbau ist diese Technologie erst seit einigen Jahren über die Produktion von Anschauungsmustern hinaus nutzbar, da nun verstärkt metallbasierte Verfahren wie das selektive Laserschmelzen auf den Markt kommen. Aufsehen erregend war zum Beispiel, dass Siemens 2017 erstmals Gasturbinenschaufeln im 3D-Druck herstellen konnte. Zwar waren dies Prototypen für Designtests, denn für produktiv genutzte Turbinenteile reicht die Dauerfestigkeit noch nicht aus. Aber das Exempel zeigt, wohin die Reise geht. Diese faszinierenden Möglichkeiten könnten Werkzeug- und Formenbauern allerdings Sorgen bereiten. Schließlich ist einer der Hauptgründe für die Sinnhaftigkeit dieses Verfahrens, dass es komplett ohne Werkzeuge auskommt. Die Sorge ist jedoch unbegründet.

Werkzeuge weiterhin für Serienteile erforderlich

Wirtschaftlich sinnvoll ist die additive Fertigung vor allem dort, wo es um die Herstellung von Kleinserien und Einzelstücken geht. Denn alle 3D-Drucker haben eine Gemeinsamkeit: Sie sind langsam. Ein Produktionsvorgang dauert gewöhnlich Stunden, gerne auch den ganzen Tag. Bei vielen etablierten Prozessen wie Spritzgießen, Stanzen oder Blechumformung liegen die Taktzeiten dagegen im Bereich von Minuten oder Sekunden. An diesem grundsätzlichen Unterschied wird sich so schnell nichts ändern. Denn der 3D-Druck basiert auf dem Auftragen sehr vieler feiner Schichten – das erfordert vielfach wiederholte Verfahrwege und das Aushärten jeder Schicht vor dem Auftrag der nächsten. Das lässt sich durch derzeit erforschte Ansätze wie dem Verwenden mehrerer Druckköpfe nur begrenzt beschleunigen.

Additive Fertigung ermöglicht also Produkte, die bisher so nicht möglich waren. Mit TopSolid’Design ist über das Ausgabeformat STL der 3D-Druck leicht für die Produktion nutzbar. Für die kostenoptimierte Herstellung von Standardprodukten kommt diese Technologie jedoch nicht in Frage. Die wird auch zukünftig mit den bekannten Prozessen unter Verwendung von Werkzeugen und Formen erfolgen.