Serienfertigung im 3D-Druck: Mit dem teilautomatisierten 3D-Drucksystem TruPrint 5000 von Trumpf Realität. Bild: Trumpf

Serienfertigung im 3D-Druck: Mit dem teilautomatisierten 3D-Drucksystem TruPrint 5000 von Trumpf Realität. Bild: Trumpf

1. Parallele Fertigung

Der Ansatz der parallelen Fertigung, wie er vor allem im spanenden Bereich seit langem angewandt wird, bedeutet, dass viele Maschinen gleichzeitig das gleiche Teil produzieren.

Der Charme beim 3D-Druck besteht dabei aber zusätzlich noch darin, dass bei einem entsprechenden umfänglichen Maschinenpark an 3D-Druckern, infolge der werkzeuglosen Fertigung ohne Umrüstung, auf jeder Maschine auch verschiedene Teile hergestellt werden können, so von der Serienfertigung jederzeit zur Einzelteilfertigung umgestellt werden kann und damit ein hochflexibler Maschinenpark zur Verfügung steht.

Eine andere Variante der parallelen Fertigung stellt der Einsatz von Mehrfachdruckköpfen dar, die gleichzeitig das gleiche Teil mehrfach produzieren bzw. drucken. Hier gibt es Maschinen bei dem ein 3D-Drucker mit bis zu zehn Druckköpfen ausgestattet ist und damit simultan zehn gleiche Teile bzw. Modelle auf einer Plattform produziert werden können.

Und auch im 3D-Metalldruck existieren bereits solche Lösungen, wie beispielsweise bei dem teilautomatisierten 3D-Drucksystem TruePrint 5000 von Trumpf, bei dem drei 500-Watt-Laserköpfe zeitgleich am gleichen oder an verschiedenen Teilen arbeiten, sowie bei der M 400/4 von der Firma EOS, die gleich mit vier Laserköpfen ausgestattet ist.

3D-Drucker ausgestattet mit zehn Druckköpfen zur parallelen Fertigung. Bild: bombyxProd
3D-Drucker ausgestattet mit zehn Druckköpfen zur parallelen Fertigung. Bild: bombyxProd

Schnelle 3D-Druck-Fertigung bei Protolabs! Quelle: ke NEXT TV

2. Endlosfließfertigung

Eine weitere Variante zur Organisation der Serienfertigung stellt die Endlosfließfertigung dar. Die niederländische Firma Blackbelt präsentiert einen 3D-Drucker, der durch ein integriertes Transportband diese Art der Serienproduktion ermöglicht. Die Anlage kann durch das eingebaute Fließband viele gleiche oder verschiedene Objekte hintereinander drucken, aber auch Endlosmodelle (340 x 340 x unendlich) sind möglich, wobei eine Limitierung nur in der Materialmenge auf der Filamentspule besteht.

3. Fließbandfertigung

Auf der High-Performance Production Line von TNO Innvention können in einem vollautomatisierten Prozess gleichzeitig unterschiedliche Metall- oder Kunststoffteile auf insgesamt 100 Druckplattformen hergestellt werden. Des Weiteren ist das System mit einer 3D-Scan-Lösung ausgestattet, die fertig gedruckte Teile mit der CAD-Datei vergleicht und so für eine Qualitätskontrolle im Prozess sorgt. Außerdem verfügt das System über einen Laser zur Nachbearbeitung der Oberfläche, sowie einen Pick-and-Place-Roboter, der zum Beispiel zur Ausschleusung von fehlerhaften Teilen bzw. Modellen dient. Eine ähnliche Fertigungsautomatisierung könnte man sich auch durch Rundtakt- oder sogenannte Karussellfertigungsanlagen vorstellen.

4. Flexible Fertigungszellen

In dem Projekt NextGenAM haben sich die Firma EOS, Premium Aerotec und Daimler schon 2017 zusammengeschlossen, um die Grundlagen eines Produktionssystems für eine künftige Serienfertigung mittels 3D-Druck zu entwickeln.

Anfang September 2018 wurde die erste Pilotanlage im norddeutschen Varel in Betrieb genommen. Es handelt sich hierbei im Prinzip um das System einer flexiblen Fertigungszelle bei dem das Herzstück ein Vier-Laser-System von der Firma EOS für den metallbasierten 3D-Druck darstellt. Ein Roboter übernimmt dabei das komplette Handling. Er legt die gedruckten Teile zur Wärmenachbehandlung in einen Ofen, entnimmt diese anschließend wieder und bringt sie für die Qualitätssicherung zu einer 3D-Messungstation. Abschließend gelangt die Bauplattform zu einer Säge, welche die Teile davon trennt. Das Besondere an der Anlage ist, dass die einzelnen Prozessschritte vollautomatisiert erfolgen und manuelle Schritte fast eliminiert wurden.

Konzeptbild Projekt NextGenAM von EOS. Bild: EOS
Konzeptbild Projekt NextGenAM von EOS. Bild: EOS

Schneller webbasierter 3D-Druck-Service bei Igus: Quelle: ke NEXT TV

3D-Druck – Individualität in Serie

Futurecraft 4D von Adidas. Bild: adidas

Zum Begriff 3D-Druck in der Serienfertigung gibt es verschiedene Sichtweisen, die bei einem Automobilhersteller, der in Millionenstückzahlen denkt, anders aussehen, als bei einem Brillenhersteller oder Fahrradproduzenten. Da wäre zunächst die „Individualisierung von Massenprodukten“ bzw. „Individualität in der Serie“. Dieser beruht darauf, dass die additiven Fertigungsmethoden für die Produktion von Serienprodukten eingesetzt werden, wenn Individualität bei einem Massenprodukt, in welcher Form auch immer, gefragt ist.

Schuhe nach Maß aus dem 3D-Drucker

Beispiel hierfür ist der Sportschuh Futurecraft 4D von Adidas, der zum Teil mittels 3D-Druck produziert und bei dem mit einer Stückzahl von circa 5000 Paar kalkuliert wird. Oder die individuelle Sohleneinlage, ein Materialiseprojekt, bei der mit Hilfe von 3D-Scans und dynamischen Ganganalysen kundenspezifisch angepasste Einlagen mittels additiver Fertigung bereitgestellt werden.

Individualisierte Brillen aus dem 3D-Drucker

Ein anderer Bereich in dem die additive Fertigung immer mehr präsent wird ist die Brillenherstellung. Immer mehr Optiker bieten ihren Kunden den Service einer individualisierten Brille, beruhend auf dem 3D-Scan der Kopfkontur, an. Dadurch kann die Gesamtgröße der Fassung, die Bügellänge sowie die Breite der Nasenauflage millimetergenau auf die Kopfform des Trägers abgestimmt werden. Zudem ist es möglich z. B. im Brillenbügel einen persönlichen Schriftzug platzieren zu lassen. Nach der Übermittlung der gescannten Daten inklusive Modell und der Fassungsfarbe an den 3D-Drucker, kann die maßgeschneiderte 3D-gedruckte Brille gefertigt werden.

Interieur ganz nach eigenem Geschmack

Und die Autoindustrie, wie zum Beispiel die BMW-Group, folgt diesem Trend mit vom Kunden individualisiert gestalteten Blinker- oder Interieurabdeckungen.