Ob Flugzeugbauer, Fahrzeughersteller oder Designer: Ist die schnelle Produktion komplexer Bauteile in kleiner Serie gefragt, setzen immer mehr Betriebe auf 3D-Metalldruck. Ist damit das Ende der klassischen Gießerei-Branche eingeläutet? Mitnichten! In diesem Beitrag erfahren Sie, warum Gießereien die Zukunftstechnologie des 3D-Drucks von Gießereimodellen und -formen bereits seit Jahrzehnten nutzen, um ihre Wettbewerbsfähigkeit dauerhaft zu wahren.
Inhaltsverzeichnis
1. Enorme Kostenersparnis durch Topologieoptimierungen
2. Noch ist 3D-Metalldruck als Konkurrent harmlos
3. Den Feind mit den eigenen Waffen schlagen
4. Gießereien sollten schnell mit der Modernisierung beginnen
5. Fazit
Der Absatz industrieller 3D-Metalldrucker steigt seit den letzten Jahren immens. Vor allem Fahrzeughersteller, Flugzeugbauer, aber auch Designer erkennen das Potenzial der Fertigungstechnologie, bei der mittels Strahlungsenergie eines Lasers hauchdünne Metallpulverschichten zu Bauteilen verschmolzen werden und setzen auf die Technik. Ihr größter Vorteil: Designfreiheit und Bauteildichten von über 99 Prozent. Konstrukteure drucken leichtbauoptimierte Bauteile in den verrücktesten Geometrien, die sich im klassischen Metallguss – in der Vergangenheit – kaum anfertigen ließen.
Enorme Kostenersparnis durch Topologieoptimierungen
Bauteile aus dem 3D-Drucker haben aber nicht nur ein spannendes und futuristisches Design – sie führen zu einer enormen Kostenersparnis, denn Topologieoptimierungen ermöglichen neben Bauteilreduktion und Funktionserweiterungen massive Gewichtseinsparungen. Ein Beispiel aus dem Flugzeugbau: Ist das Flugzeug A380 von Airbus um nur 74,2 Kilogramm leichter, etwa weil 3D-gedruckte Bauteile wie Schnallen der Sitzgurte bienenwabenartige Aussparungen haben, bedeutet das über ein Flugzeugleben von 30 Jahren eine Einsparung von Treibstoffkosten von umgerechnet 6,7 Millionen US-Dollar. Ein Einsparpotenzial, das es verständlich macht, dass Hersteller große Hoffnung auf den 3D-Druck setzen. Und die Gießereien? Zu aufwendig scheint vielen die gusstechnische Herstellung topologieoptimierter Bauteile. Daneben gilt die Gießereibranche bei den Abnehmern generell als wenig innovativ, unflexibel und träge insbesondere aufgrund langer Lieferzeiten. So sehen sich viele Gießereien mit einer ungewissen Zukunft konfrontiert. Ist etwa das Ende des klassischen Metallgusses eingeläutet?
Noch ist 3D-Metalldruck als Konkurrent harmlos
Im Moment konkurriert der 3D-Metalldruck, wie beispielsweise das Direct Metal Laser Sintering (DMLS), mit Gießereien in einem vergleichsweise kleinen Segment. Die Bauräume der DMLS-Anlagen eignen sich in erster Linie für kleinere Bauteile. Und 3D-gedruckte Bauteile benötigen etwa in der Luftfahrt eine zeitaufwendige Zertifizierung, die der Metallguss seit Jahrzehnten längst hat. Zudem ist der direkte 3D-Metalldruck vergleichsweise teuer. Das liegt nicht nur an den hohen Kosten für das Metallpulver, sondern auch an den hohen Anschaffungskosten für die 3D-Drucker und den vergleichsweise langsamen Baugeschwindigkeiten.
Die Bauteile aus den Metallpulver verarbeitenden 3D-Druckern benötigen meist nach dem Druck eine manuelle Nachbearbeitung. So müssen Stützstrukturen und Grundplatten entfernt werden. Bei manchen 3D-Druck Techniken ist unter anderem ein Sintern im Ofen oder heißisostatisches Pressen (HIP) notwendig, um eine hohe Bauteildichte und eine ausreichende Festigkeit zu erzielen. Doch was passiert, wenn sich die 3D-Technik weiterentwickelt, wenn Bauräume größer werden, Materialien günstiger, die Nachbearbeitung automatisiert und die Technologien irgendwann sogar für die Serienfertigung geeignet sind? Stehen klassische Gießereien dann vor dem Aus?
Den Feind mit den eigenen Waffen schlagen
Nein, ist Voxeljet überzeugt. Gießereien können ebenfalls Bauteile mit komplexen Geometrien in kleinen Serien wirtschaftlich herstellen und somit ihre zukünftige Wettbewerbsfähigkeit sicherstellen. Vorausgesetzt, sie schaffen es, komplexe Gussformen schneller und kostengünstiger zu bauen – ganz ohne teure Spezialwerkzeuge. Hier kommen 3D-Drucker ins Spiel, die beim sogenannten Rapid Casting Sandgussformen werkzeuglos drucken. Zum Beispiel die VX4000 von Voxeljet, die mit einem Bauraum von 4000 x 2000 x 1000 Millimetern das weltweit größte 3D-Drucksystem für Sandformen ist. Das System ermöglicht die schnelle und automatisierte Herstellung von Sandgussformen mithilfe des Binder-Jetting-Verfahrens, das durch dessen deutlich höhere Bauraten immense Volumina wirtschaftlich druckt. Seien es viele gleiche kleinere oder einzelne, hochvolumigere Bauteile.
Der Metall-3D-Druck wird in den kommenden Jahren definitiv weiter an Bedeutung gewinnen. Denn die Drucker werden immer leistungsstärker und die Investitionskosten kleiner. Experten gehen bis 2020 von einer Preisreduktion bei Einstiegssystemen um bis zu 60 Prozent aus. Dann könnte die direkte Verarbeitung von Metallpulvern tatsächlich deutlich mehr Marktanteile von bisher metallgegossenen, kleinen und mittelgroßen Bauteilen übernehmen. Zwar wird er auch dann Seriengießprozesse nicht komplett ersetzen. Aber er wird nennenswerte Umsatzanteile erzielen.
Gießereien sollten schnell mit der Modernisierung beginnen
Gießereien sollten deswegen frühzeitig ihre Produktion modernisieren. „3D-Sand- und Kunststoffdruck bieten sich für Gießereien als perfekte Alternative an, sowohl was die Kostenaspekte als auch die darstellbare Komplexität betrifft“, sagt Ingo Ederer, CEO bei Voxeljet. „Gießereien können gleichwertig komplexe Bauteile herstellen, ohne die Prozesskette verändern zu müssen. Gießereien müssen dabei nicht einmal eigene 3D-Druckssysteme beschaffen, da es weltweit Dienstleistungsanbieter gibt, die den 3D-Sand- oder Kunststoffdruck übernehmen.“
Fazit
Der Metall-3D-Druck gewinnt immer mehr Bedeutung, weil die Drucker immer leistungsfähiger, die Investitionskosten kleiner und die Marktanteile der direkten Verarbeitung von Metallpulvern deutlich mehr werden. jke
Details zu 3D-Metalldruck bei Voxeljet
http://hier.pro/Eez3C
„Gießereien können gleichwertig komplexe Bauteile herstellen, ohne die Prozesskette verändern zu müssen. Gießereien müssen dabei nicht einmal eigene 3D-Druckssysteme beschaffen, da es weltweit Dienstleistungsanbieter gibt, die den 3D-Sand- oder Kunststoffdruck übernehmen“
