3D-Druck-optimiertes Teil, Bild: Siemens Industry Software

Um Komponenten für den 3D-Druck zu konstruieren, müssen Ingenieure neu denken. Denn die Möglichkeiten in Funktion und Design sind vielfältig. Bild: Siemens Industry Software

Was ist an der Konstruktion für den 3D-Druck anders als eine Konstruktion für eine „klassische“ Fertigung?
In der modernen oder in der 3D-Druck-Konstruktion kann der Konstrukteur völlig frei denken und wird nicht mehr durch die althergebrachten Produktionsschritte eingeschränkt. Er kann Formen frei wählen. Bei der klassischen Konstruktion muss er überlegen, wie er die Komponente produziert. Wenn ich als Konstrukteur eine Funktion am Produkt festlege, sei es ein Stück Kunststoff oder ein Stück Metall von einem Motor, dann muss ich als Konstrukteur am Anfang schon überlegen, wie und in welcher Auflage wird das Produkt produziert, damit ich auch eine wirtschaftliche Rechtfertigung für meine Konstruktion habe. Die Form kann nicht komplett, aber nahezu beliebig aussehen und das in verschiedenen Verfahren wie zum Beispiel im Pulverbett-basierten oder im Kunststoff-Extrusionsverfahren.

Diese Denkweise ist völlig anders als das klassische Regelwerk, was die Konstrukteure bis heute an den Hochschulen lernen. Dieses Regelwerk ist veraltet, weil ich mit dem 3D-Druck jetzt ganz andere Möglichkeiten habe. Ich kann Komponenten vereinen. Das heißt, ich könnte zum Beispiel eine Pumpe mit Lager drucken, weil ich Materialien mischen kann. Ich kann zum Beispiel Stahl mit Kupfer mischen. Das heißt auch, ich kann eine komplette Endbearbeitung auf einer Maschine machen und zum Beispiel erst Metall auftragen und dann wieder abfräsen. Die herkömmlichen Denkweisen von Konstrukteuren werden völlig über den Haufen geworfen und neu gegliedert, auch im Hinblick auf Werkstoffeigenschaften.

Peter Scheller, Bild: Siemens Industry Software
Peter Scheller, Marketing Director NX von Siemens Industry Software. Bild: Siemens Industry Software

Der 3D-Druck bietet zwar viele Freiheiten, aber in vielen Bereichen oder auch in vielen Unternehmen ist der 3D-Druck bisher kein Standard.
Das stimmt. Schaut man sich aber das Wachstum an, dann soll in den nächsten fünf Jahren der Umsatz in diesem Bereich ungefähr bei 600 Prozent liegen. Der 3D-Druck kommt langsam auf die Unternehmen zu. Heute ist diese Technik noch eine Nische und wird vor allem im Prototypenbau eingesetzt. Das wird sich aber in den nächsten fünf Jahren radikal ändern, weil die Masse der 3D-Drucker enorm zunimmt und auch die Technik soweit günstiger wird, sodass der 3D-Druck auch konkurrenzfähig sein wird. Dann muss man das Thema bei der Konstruktion beachten, weil ich sonst eventuell die Performance meines Produkts nicht mehr steigern kann.

Da gebe ich Ihnen Recht, aber viele ältere Konstrukteure sind in ihrer Denkweise festgefahren. Wie können Unternehmen Konstrukteure für eine neue Konstruktionsart wie den 3D-Druck begeistern?
Gerade der Altersquerschnitt im Bereich Konstruktion ist meist zwischen 40 und 50 Jahre. Und das ist ein Altersschnitt bei dem man schauen muss, ob eine Neuorientierung überhaupt möglich ist. Aber es gibt auch einige Konstrukteure, egal welchen Alters, die immer auf der Suche nach etwas Neuem und Besserem sind. Davon lebt ja auch das deutsche Ingenieurstum. Wir sind deshalb an der Weltspitze, weil wir als Konstrukteure Komponenten ständig verbessern wollen.

Simulation 3D-Komponente, Bild: Siemens Industry Software
Bei der Konstruktion von 3D-gedruckten Komponenten, sind dem Konstrukteur fast keine Grenzen gesetzt. Bild: Siemens Industry Software

Und das Besser-Machen wird in verschiedenen Bereichen ohne den 3D-Druck nicht mehr möglich sein. Auf der Messe formnext hatte ich tolle Gespräche mit Konstrukteuren, die ein Bauteil mitgebracht haben und wissen wollten, ob sowas gedruckt werden kann. Zum Beispiel der Entwicklungsleiter eines führenden Werkzeugmaschinenherstellers, ein alteingesessener NX -Anwender, war auch interessiert. Wenn sie nur ein Teil zu 20 Prozent leichter machen könnten, dann hätten sie dort wieder einen Vorteil gegenüber den Wettbewerbern. Es ist aber schon eine Herausforderung, weil man komplett neu denken muss. Es reicht nicht aus, einfach nur in 3D zu drucken. Der Konstrukteur bestimmt das Fertigungsverfahren.

  • Messeneuheit GE Formext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Zum Start der Messe am 14. November 2017 gab es noch viele Vorhänge zu besichtigen: Hier am Stand von GE Additive wurde erst im Laufe des ersten Messetages enthüllt, woran die Entwickler die letzten 277 Tage gearbeitet haben... Bild: ke NEXT / jl

  • Projekt Atlas von GE, Bild: ke NEXT / jl

    ... ein Drucker des Projektes "Atlas" (Additive Technology Large Area System), der sich für den laserbasierten Pulver-Metall-3D-Druck eignet und komplett skalierbar ist. Sein Vorteil: er soll durch seine Skalierbarkeit auf die Bedürfnisse verschiedenster Brachen anpassbar sein. Dazu spielt er in der Meterklasse mit, da sich seine Z-Achse auf mehr als einen Meter erweitern lässt. Damit ist er prädestiniert für Branchen, die große Metallteile mit komplexen Geometrien fordern. Geholfen bei der Entwicklung hat das Unternehmen Concept Laser, das seit 2016 mehrheitlich zu GE gehört. Wichtig ist es den Schöpfern der Maschine zu erwähnen, dass es sich hierbei nicht nur um eine Preview eines Produktes handelt, sondern um die Realität - mehrere der Geräte sind schließlich bereits im Einsatz. --- Halle 3 - Stand E30 --- Bild: ke NEXT / jl

  • Messeneuheit Materialise Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Ein etwas kleinerer Vorhang auch bei Materialise. Die Info, was sich darunter verbirgt, gab es erst kurz nach Mittag. Lediglich die Stichworte Metall-Druck und Softwarelösung waren vorab aus den Verantwortlichen herauszubekommen.... Bild: ke NEXT / jl

  • Additiv gefertigte Teile von Materialise, Bild: ke NEXT / jl

    ....erst nach der Enthüllung gab es Teile aus dem Metall-3D-Drucker zu sehen. Soweit erst einmal keine Neuheit, der Clou dahinter, bedarf einer Erklärung: dabei handelt es sich um die Softwarelösung e-Stage Metal, eine sogenannte 1-Click-Lösung, mit der die Stützstrukturen, die die Teile während des Druckvorgangs benötigen, innerhalb weniger Sekunden - und mit nur einem Klick - generiert werden können. Was für den Metalldruck bisher manuell in rund 90 Minuten erstellt werden musste, generiert die automatisierte Lösung innerhalb weniger Sekunden. --- Halle 3 - Stand C48 --- Bild: ke NEXT / jl

  • EOS P 500 auf der Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Auch diese Neuheit verbarg sich zunächst für mehrere Stunden unter einem Vorhang und wurde dann von einer neugierigen Schar umzingelt: Der EOS P 500. Ein Drucker auf der Basis des Laser-Sinterns, der durch seine zwei parallel arbeitenden 70-Watt-Laser, seinen großen Bauraum und seinen extrem schnell arbeitenden Beschichter (trägt 0,6 m/s Werkstoff auf) in der industriellen Serienfertigung eingesetzt werden kann. Die Kosten pro Bauteil sollen sich mit dem System um 30 Prozent reduzieren. --- Halle 3.1 - Stand G50 --- Bild: ke NEXT / jl

  • Trumpf TruPrint 5000, Bild: ke NEXT / jl

    Bei Trumpf gab es keinen Vorhang, aber noch einen Laser mehr: der TruPrint 5000 arbeitet mit drei scannergeführten 500-Watt-Lasern gleichzeitig. Das macht ihn zu einer extrem produktiven 3D-Druck-Anlage im Mittelformat für Metallbauteile. Anders als bei anderen Multilaserkonzepten ist diese Variante nicht auf definierte Bereiche in der Prozesskammer begrenzt – das macht den 3D-Drucker besonders schnell und produktiv. --- Halle 3 - Stand E50 --- Bild: ke NEXT / jl

  • Trumpf 3D-Druck auf der Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Trumpf stellt nicht nur die für den 3D-Druck benötigten Maschinen und Anlagen sowie die dazu passenden Laserstrahlquellen samt aller optischen Komponenten her, sondern hat auch die notwendige Technologie-, Prozess- und Digitalisierungskompetenz im Haus. Und damit differenziert sich das Unternehmen von den vielen 3D-Drucker-Herstellern, die in manchen Fällen nur ihre Maschinen weiterentwickeln - nicht aber an die Integration ihrer Maschinen in eine Fertigungsumgebung denken. Trumpf setzt mit seinem Messeauftritt auch auf den Input seiner potenziellen Kunden und möchte erfahren, was diese benötigen, um einen Drucker tatsächlich in ihrer Fertigung eizusetzen. An diesem Teil des Standes steht daher die alles entscheidende Frage "What are your needs?" im Mittelpunkt. Bild: ke NEXT / jl

  • Stand Desktop Metal Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Aber auch die 3D-Druck-Experten sehen, dass ein Drucker alleine nicht die Lösung ist. Auch sie fangen an, ihre Technologie als Komplettlösung anzubieten, von der Materialzuführung bis zum Ofen kann bei diesem Exponat von Desktop Metal durchgängig gearbeitet werden. Dazu ist das genutzte Metalldruckverfahren so "sauber", dass der Drucker (nicht jedoch der Ofen) auch in einer Büroumgebung eingesetzt werden kann. --- Halle 3 - Stand C10 --- Bild: ke NEXT / jl

  • Da Siemens kein Drucker-Hersteller ist, sondern als Maschinenbauer vielmehr bei der Automatisierung der Druck-Prozesse hilft, ist es schwer, auf dem Stand ein repräsentatives Bild zu schießen. Mit seiner Automatisierungskompetenz agiert das Unternehmen zwar auf der einen Seite etwas mehr im Hintergrund, auf der anderen Seite bietet Siemens jedoch das Know-how, das dem ein oder anderen 3D-Druck-Hersteller für die Industrialisierung seines Verfahrens fehlt. Das Portfolio zeigt sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette – angefangen bei der Design- und Engineering-Software sowie Simulationstools über die passende Hardware für eine komplette Maschinen- und Fabrikautomatisierung bis hin zur Vernetzung der Maschinen mit dem cloudbasierten IoT-Betriebssystem Mindsphere. Dabei adressiert Siemens Maschinenbauer und Anwender von Additive Manufacturing gleichermaßen. --- Halle 3 - Stand E68 --- Bild: Siemens

    Da Siemens kein Drucker-Hersteller ist, sondern als Maschinenbauer vielmehr bei der Automatisierung der Druck-Prozesse hilft, ist es schwer, auf dem Stand ein repräsentatives Bild zu schießen. Mit seiner Automatisierungskompetenz agiert das Unternehmen zwar auf der einen Seite etwas mehr im Hintergrund, auf der anderen Seite bietet Siemens jedoch das Know-how, das dem ein oder anderen 3D-Druck-Hersteller für die Industrialisierung seines Verfahrens fehlt. Das Portfolio zeigt sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette – angefangen bei der Design- und Engineering-Software sowie Simulationstools über die passende Hardware für eine komplette Maschinen- und Fabrikautomatisierung bis hin zur Vernetzung der Maschinen mit dem cloudbasierten IoT-Betriebssystem Mindsphere. Dabei adressiert Siemens Maschinenbauer und Anwender von Additive Manufacturing gleichermaßen. --- Halle 3 - Stand E68 --- Bild: Siemens

  • Stratasys auf der Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Die Messeneuheit von Stratasys hat noch einen recht sperrigen Namen: Continuous Build 3D Demonstrator. Der soll aber noch ein bisschen vereinfacht werden, verspricht das Unternehmen. Aber viel interessanter ist ja schließlich auch, die Technik, die sich dahinter verbirgt: Ein modular aufgebautes FDM-System für die 3D-Fertigung mit vernetzten Einheiten für (verschieden) hohe Durchsätze. --- Halle 3.1 - Stand F40 --- Bild: ke NEXT / jl

  • Exponate von Stratasys auf der Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Immer beeindruckender wird, was man mit einem 3D-Drucker alles schaffen kann. Diese bunten Exponate sind mit Stratasys-Druckern entstanden. Und es ist alles aus einem "Guss", die Farben, die Texturen, die beweglichen Teile. Aber der Höhepunkt ist noch nicht erreicht, rund fünf Jahre wird es noch dauern, bis das Potenzial der additiven Fertigungsverfahren so richtig zur Geltung kommt, so Andy Middleton, EMEA President Stratasys. Bild: ke NEXT / jl

  • VDMA-Stand auf der Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Dass das Theme 3D-Druck auch in den deutschen Maschinen- und Anlagenbau eindringen wird, zeigt ein Stand der VDMA Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing unter dem Motto "ready4industry". --- Halle 3 - Stand G73 --- Bild: ke NEXT / jl

  • Job Wall auf Formnext 2017, Bild: ke NEXT / jl

    Und ein letzter Indikator dafür, dass sich in der Branche einiges tut: eine sehr lange Job Wall mit mehreren Dutzend Jobangeboten. --- Halle 3 --- Bild: ke NEXT / jl