3D-Druck als Element im Gesamtprozess

Text: Franc Coenen, Bilder: EOS, Franc Coenen — 15.06.2019

EOS, Daimler und Premium Aerotec haben mit NextGenAM die Additive Fertigung weitestgehend automatisiert und zeigen, wie die AM-Serienfertigung der Zukunft aussehen kann.

Mit dem NextGenAM-Konzept heben EOS, Daimler und Premium Aerotec die Additive Fertigung (AM) von Metallteilen auf ein neues Level und ebnen den Weg für die industrielle Serienproduktion. AM wird skalierbar, die Produktion jedes Teils ist nachvollziehbar. Durch die weitestgehende Automatisierung können Stückkosten um bis zu 50 Prozent reduziert werden.

»Wir haben mit diesem Projekt einen Meilenstein erreicht. Gleichzeitig ist es eine Motivation zur Fortsetzung, denn die Arbeit hat gerade erst begonnen«, sagte Adrian Keppler, CEO von EOS, jüngst beim offiziellen Projektabschluss in Varel. Dort präsentierten die drei Projektpartner die Ergebnisse eines zweijährigen »freien Denkens« über die Industrialisierung von Additiver Fertigung: eine AM-Produktionslinie, die rund um die Uhr praktisch mannlos Komponenten produziert. Zum weitestgehend automatisierten Produktionsprozess zählen auch Pulverentfernung, Qualitätssicherung, Wärmebehandlung und Entfernung der Bauplatte. Herzstück des Prozesses ist ein 3D-Metalldrucker EOS M 400-4. Im Postprocessing wird an der Entpackstation vollautomatisch bis zu 98 Prozent des Pulvers entfernt. Mobile Roboter kümmern sich um den Transport.

Balance in der Produktionsplanung

Das Gehirn der NextGenAM-Produktionslinie ist die von den Projektpartnern entwickelte Simulationssoftware, die für jeden Auftrag aus dem ERP-System den optimalen Materialfluss berechnet. Und hierbei kommt es nicht allein darauf an, die Baukammer der EOS M400-4 bis auf den letzten Quadratzentimeter zu befüllen. Denn dies kann unter Umständen das Postprocessing teurer und die automatische Entnahme der Teile sogar unmöglich machen. Wichtig ist vielmehr die Balance aus optimaler Befüllung und effizienter Nachbearbeitung. Die Software berechnet verschiedene Szenarien, wobei auch die Zahl der Produkte pro Charge und die Bauteilqualität berücksichtigt werden. Laut Professor Marc Sachon von der IESE Business School wird damit die Additive Fertigung flexibler und rückt näher an die Industrialisierung. »Denn in Zukunft müssen Sie nicht mehr ausschließlich für eine Branche produzieren.«

Günstiger durch Automatisierung

Das NextGenAM-Projekt zeigt, dass die Serienfertigung von Metallkomponenten kostengünstiger werden kann. »Die Digitalisierung hat den AM-Prozess flexibel und skalierbar gemacht«, erklärte Oliver Neufang, einer der Daimler-Mitarbeiter, die am Projekt beteiligt waren. Die Kosten wurden durch die Automatisierung rund um den eigentlichen 3D-Druckprozess stark reduziert. »Der Kostenanteil des Druckprozesses liegt bei durchschnittlich 30 Prozent der Gesamtkosten. Wer also Kosten sparen will, muss sich die nächsten Schritte im Prozess ansehen.« Da die AM-Fertigungslinie in Varel alle Nachbearbeitungsschritte einschließlich der QS-Kontrolle mannlos durchführt, konnten die Bauteilkosten teilweise halbiert werden. »Das macht die Additive Fertigung für Großserien interessant«, so Neufang.

Für Adrian Keppler ist das Endergebnis des Projekts ein Meilenstein. »Es zeigt, dass es nicht allein um den 3D-Druck geht, sondern dass er ein Element im Gesamtprozess ist. Nur wenn der gesamte Prozess richtig funktioniert, können wir den Schritt zur Industrialisierung wagen.«

Wendepunkt erreicht

Keppler erwartet, dass es in naher Zukunft möglich sein wird, die Kosten weiter zu senken. Laut Thomas Ehm, CEO von Premium Aerotec, hat die neue Produktionslinie bei den Kosten bereits »den Wendepunkt« erreicht. Neben den Bauteilkosten seien Geschwindigkeit und Leichtbau weitere Themen, an denen noch gearbeitet werden müsse. Jasmin Eichler, Leiterin der Konzernforschung bei Daimler, sieht auch bei der Bearbeitung künftiger Herausforderungen die Kooperation verschiedener Unternehmen als richtigen Weg. »Wir müssen sie gemeinsam lösen. Ich erwarte, dass wir das in fünf Jahren tun werden.« Denn es besteht kein Zweifel unter den Projektpartnern, dass der 3D-Metalldruck den Durchbruch in der Industrie schaffen wird. Premium Aerotec 3D druckt bereits Teile für Airbus in Serie. »Es gibt keine Alternative«, sagte Thomas Ehm, der auch bestätigte, dass ein Audit der AM-Produktionslinie in Varel nach der Norm VDA 6.3 in Vorbereitung ist.

AM holt die Produktion wieder zurück

Berend Lindner, Staatssekretär für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung in Niedersachsen, plädierte beim offiziellen Projektabschluss in Varel dafür, weiterhin in die Entwicklung der AM-Technologie zu investieren. Er beschreibt AM als eine Schlüsseltechnologie für die Luftfahrt- und Automobilindustrie sowie für andere Branchen. »Niedersachsen will im Leichtbau und in der AM eine führende Position einnehmen, denn das sind die Schlüsseltechnologien von morgen.« AM könne die zukünftige Position von Produktionsunternehmen wie Premium Aerotec in der Region stärken und Produktion aus Niedriglohn-Ländern zurück nach Deutschland holen.