3D Drucker erobern seit einigen Jahren den Markt, sind für Privatpersonen im Fachmarkt erhältlich und unter anderem aus der Luftfahrtindustrie nicht mehr wegzudenken. Ein weiterer Bereich der Industrie, den der 3D Druck nun erobert, ist die Serienfertigung von Automobilen. Welche Chancen hat das Verfahren in der Automobilindustrie und bedeutet dies, dass in Zukunft ganze Fahrzeuge im 3D Druckverfahren hergestellt werden können?

3D-Druck ähnliche Verfahren bereits in Automobilindustrie getestet

Die Kerninformation, die auch nicht besonders überraschend ist, vorab: In naher Zukunft wird es nicht möglich sein, ganze PKWs, fahrtüchtig, aus einem 3D Drucker herzustellen. Das ist und bleibt wohl Utopie. Aber in Teilen wird die Technologie in der Branche immer bewährter. Eigentlich ist die Technik nichts Neues, denn BMW und VW setzen dieses Verfahren seit mehr als 25 Jahren bereits erfolgreich ein. Spezielle Bauteile und auch Teile für Prototypen werden durch Laserschmelzen hergestellt. Dieses Verfahren ist dem 3D-Druck sehr ähnlich. Ein Laser schmilzt metallisches Pulver, dieses verfestigt sich und die nächste Schicht wird mittels Pulver und Laser aufgetragen. In kleinen Serien werden so bereits individuelle Teile hergestellt. Doch ein echter 3D-Drucker könnte diese Herstellung vollkommen neu und deutlich effizienter gestalten. Ziel ist es, die Herstellungsgeschwindigkeit und somit auch die Produktivität um das 50-fache zu erhöhen. Weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass damit nicht nur Bauteile hergestellt werden können, sondern auch Produktionswerkzeuge. Die Herstellung dieser ist in der Regel sehr teuer und aufwendig. Entweder werden die Produktionsteile direkt gedruckt und können weiterverwendet werden oder die Bauteile für das KFZ werden ohne Werkzeug bzw. Form direkt ausgedruckt.

HP, VW und GKN arbeiten an massentauglichen Druckverfahren

An der Weiterentwicklung dieses Verfahrens arbeiten derzeit Hewlett Packard, Volkswagen und GKN, der Hersteller und Entwickler des benötigten Metallpulvers. Das Verfahren, das federführend von Hewlett Packard entwickelt worden ist, macht es nun möglich, Produktionen in größeren Stückzahlen wirtschaftlich verträglich umzusetzen. Dies erweitert die Möglichkeiten des Kunden Volkswagen erheblich, die bisher nur kleinere Spezialteile mit einem 3D-Druck vergleichbaren Verfahren hergestellt haben. Der 3D-Drucker von Hewlett Packard, der die Zukunft der automobilen Industrie einläuten soll, heißt Metal Jet.
Das zu fertigende Teil wird in abwechselnden Schichten, einmal das spezielle Metallpulver und ein Bindemittel, in der gewünschten Weise aufgetragen. Nimmt das Bauteil die finale Form an, muss es in einem Ofen noch zur Aushärtung gebacken, fachlich gesintert, werden. Danach ist das Bauteil fertig und kann weiterverarbeitet werden. Was früher nur bei Prototypen erprobt und umgesetzt worden ist, macht das neue Verfahren von Hewlett Packard bei einer Auflage von bis zu 50.000 Stück preislich attraktiv für den Autobauer. Größere Auflagen lassen sich bisher noch nicht so wirtschaftlich herstellen, dass sich das Verfahren lohnt. Die Entwicklung geht jedoch sehr schnell voran. In zehn Jahren soll es möglich sein, fußballgroße Teile zu drucken und in der Anzahl von über 100.000 Stück kostengünstig herstellen zu lassen.

BMW ebenfalls bei 3D-Druck aktiv

Der bayrische Autobauer BMW hat ebenfalls eingeräumt, bereits an der Entwicklung einer 3D-Drucktechnik zu arbeiten und hat erste Teile serienmäßig verbaut. Der neue i8 Roadstar, der Hybrid-Sportwagen von BMW, verfügt über eine Halterung zur Abdeckung des Verdecks, das mit dem Laserschweißverfahren als Verbindung zwischen Metallpulver und Bindemittel hergestellt worden ist. Bei diesem speziellen Bauteil konnte, im Gegensatz zum Original aus Kunststoffguss, eine höhere Steifigkeit bei weniger Gewicht erzielt werden. Das ist ein weiterer Vorteil des Verfahrens an sich. Ein Stahl mit einer hohen Festigkeit kann nicht ohne weiteres in jede Form gebracht werden. Doch dieser kann in der gewünschten Form gedruckt werden. Mit dem Verfahren wird ermöglicht, ganze Bauteile in Kürze “aus einem Guss” zu drucken und diese flexibel zu gestalten. Die Herstellung teurer Press- und Bearbeitungswerkzeuge entfällt. Der Hybrid-Sportwagen i8 Roadstar ist der erste Hybrid-Sportwagen in Serie, bei dem ein Teil aus dem Druck stammt und verbaut wurde. BMW hat jedoch bereits Anfang der 90er Jahre angefangen, Show- und Conceptcars zu entwickeln und diese mit Bauteilen aus einem 3D-Drucker zusammenzusetzen. Die Individualisierung der einzelnen Teile ohne die Herstellung von Presswerkzeugen stand damals schon im Fokus. Heute soll die Technologie erweitert werden und besonders solchen Kunden zu kommen, die sich spezielle, individualisierte Bauteile an ihrem Fahrzeug wünschen.

“Eingeschränkte” Zukunft, aber die Zukunft

3D-Druckverfahren halten seit fast drei Jahrzehnten Einzug in die Automobilindustrie. Da sich die Technologie in 30 Jahren kontinuierlich weiterentwickelt hat, geschieht dies auch bei dieser Technik. Das weiterentwickelte Laserschweißverfahren ist mittlerweile imstande, einzelne Bauteile individualisiert herzustellen und diese in Summe bis zu einer bestimmten Stückzahl kostengünstig herzustellen. Damit hält die Technologie weiterhin Einzug in die Automobilindustrie und wird in Zukunft dazu beitragen, Produktionsprozesse zu vereinfachen und kostengünstiger abwickeln zu lassen.

 


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