Der Autobauer BMW verspricht sich von 3-D-Druck-Verfahren Kosten- und Zeitvorteile, vor allem im Prototypenbau und in der Serienproduktion bei kleineren Stückzahlen. Außerdem seien Anwendungen im Aftersales denkbar, wenn beispielsweise Ersatzteile dezentral nach digitalen Bauplänen vor Ort hergestellt werden können.
"Es ist vorstellbar, dass in Schwerpunktniederlassungen oder Hubs eine 3-D-Druckanlage steht, von wo aus man die Ersatzteile verteilt. Die Vorteile liegen auf der Hand, man spart Logistikkosten und Zeit", erklärte Udo Hänle, Bereichsleiter für Produktionsstrategie und technische Integration bei BMW, am Mittwoch anlässlich eines Pressetermins im Münchner Entwicklungszentrum.
Dort arbeitet BMW mit einem Team von 30 Mitarbeitern an unterschiedlichen Methoden der additiven Fertigung, wie der 3-D-Druck im Entwicklerjargon genannt wird. Das Team des Additive Manufacturing Center im Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ) des Unternehmens bearbeitet jährlich nahezu 25.000 Prototypenaufträge und liefert dabei über 100.000 Bauteile pro Jahr an die BMW Group internen Kunden aus. Das Spektrum reicht vom kleinen Kunststoffhalter über Designmuster bis hin zu Fahrwerkskomponenten aus Metall für die Funktionserprobung. Je nach Verfahren und Bauteilgröße stehen Teile schon nach wenigen Tagen zur Verfügung.
Schicht für Schicht
Im Gegensatz zu klassischen Herstellungsprozessen wie Fräsen, Schleifen oder drechseln, bei denen Gegenstände vor allem durch das Abtragen von Material geformt werden, entstehen Produkte beim 3D-Druck, indem Material schichtweise aufgetragen wird. Grundlagen sind digitale Baupläne der gewünschten Produkte. Bei additiven Verfahren können Gegenstände aus Kunststoff oder Metall auch in kleinen Stückzahlen kosteneffizient und schnell hergestellt werden.
Bei der Produktion großer Stückzahlen sind allerdings die klassischen Herstellungsmethoden deutlich kostengünstiger, da sich hier die Anschaffung entsprechender Werkzeuge für die Fertigung lohnt. Eine Umwälzung der klassischen Produktionsmethoden sei daher nicht zu erwarten, betont Hänle.
Die BMW Group arbeite aber kontinuierlich an der Weiterentwicklung additiver Fertigungsverfahren für den Serieneinsatz. Die neuen, flächig arbeitenden Drucktechnologien erlaubten deutlich schnellere Produktionszeiten im Vergleich zu herkömmlichen, punktuellen 3D-Druckverfahren. Dabei findet eine Belichtung der kompletten Bearbeitungsfläche durch Beamer oder Infrarot statt. Dies sei kostengünstiger im Vergleich zu punktförmigen und hochpreisigen Lichtquellen wie CO2 oder UV-Laser.
Erste Testeinsätze
Jüngstes Beispiel sind erste Testeinsätze der HP Multi Jet Fusion Technologie. Das Verfahren des Druckerherstellers HP arbeitet mit Druckköpfen und Flüssigkeiten, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker. Zu Beginn des Prozesses wird eine dünne Kunststoffpulverschicht aufgetragen. Als nächstes spritzt der Druckkopf zwei Lösungen in das Pulverbett. Zeitgleich erfolgt das Aufschmelzen der jeweiligen Materialschicht durch flächige Infrarotstrahlung.
Mit einer flächigen Belichtung durch einen Beamer arbeitet die CLIP-Technologie (Continuous Liquid Interface Production). BMW setzte das Verfahren erstmalig ein, um individualisierte Seitenblinker der "Drive Now" Carsharing-Flotte zu produzieren. Im Rahmen einer Social Media Kampagne stimmten deutsche Kunden über die Namen von insgesamt 100 MINIs der Flotte ab. Diese wurden mittels der CLIP Technologie in die Blinkergehäuse der Fahrzeuge eingefügt. Ähnliche Individualisierungen am Fahrzeug sind nach Ansicht des Herstellers ein weiteres vielversprechendes Anwendungsfeld für additive Fertigungsmethoden.
Bei Rolls Royce spielt 3-D-Druck schon seit 2012 eine Rolle in der Serienproduktion. Mehr als 10.000 additiv produzierte Bauteile wurden im Flaggschiff Phantom seither verbaut. (diwi)