WIE TECHNISCHE DOKUMENTE MILLIONEN EURO SPAREN

Text: Thomas Masuch; Fotos: Fraunhofer IGCV — 09.09.2019

Einfachere Produkteinführung, Kosteneinsparungen im Millionenbereich, schlankere Prozesse und verlässlichere Beziehungen zwischen Kunden und Lieferanten: Was wie eine märchenhafte Wunschvorstellung für die AM-Welt klingt, soll durch zahlreiche neue, weltweit gültige Normen und Standards möglich werden. Internationale und nationale Gremien haben sich unter dem Doppellogo ISO-ASTM-Standards dafür zusammengeschlossen und erarbeiten eine Vielzahl neuer Dokumente entlang der gesamten Prozesskette. Einige sind bereits veröffentlicht, zahlreiche werden in Kürze folgen.

International sind die eigentlich unspektakulären Standards derzeit ein heißes Thema. Die international mächtigsten Verbände ASTM und ISO haben ihre Kräfte zusammengelegt und kooperieren auch mit wichtigen Vertretern der AM-Industrie – von Anlagen- und Softwareherstellern bis hin zu Nutzern der AM-Technologie. Zahlreiche international besetzte Arbeitsgruppen arbeiten nun eine ganze Roadmap von Prozessen ab, um dafür die entsprechenden Standards aufzustellen. Besonders in fünf Kernbereichen sollen dabei bestehende Lücken geschlossen werden: Design, Qualifizierung und Zertifizierung, Prozess und Material sowie zerstörungsfreie Prüfung und Wartung.

Prof. Christian Seidel, Chairman des ISO/TC 261, weiß aus seiner eigenen Berufshistorie, dass zum Beispiel in der Luftfahrtbranche durch passende Standards enorme Einsparpotenziale gehoben werden können: »Dort wurde in der Vergangenheit immer wieder getestet, um nachzuweisen, dass ein Bauteil sicher ist. In einzelnen Unternehmen sind Millionen Euro für Werkstoff- und Bauteiltests ausgegeben worden, auch weil noch keine entsprechenden Standards vorhanden waren«, so Seidel, der hauptberuflich Professor für Fertigungstechnik und Additive Verfahren an der Hochschule München und Leiter Additive Fertigung am Fraunhofer IGCV in Augsburg ist. Wenn man diese Summe auf die Anwender und Hersteller in Europa und der ganzen Welt hochrechnet, lassen sich mittels Standards Hunderte Millionen Euro einsparen. Doch Standards helfen nicht nur Kosten zu sparen, sondern vereinfachen auch interne Abläufe. »Nach welchen Kriterien können Mitarbeiter sonst in einem Unternehmen den Umgang mit additiven Fertigungsverfahren zum Beispiel hinsichtlich der Sicherstellung einer konstanten Qualität regeln?«, so Seidel. »Die Begründung, dass man selbst damit die besten Erfahrungen hat, ist ein häufig nicht ausreichendes Argument.«

VERLÄSSLICHE KONSTRUKTIONSARBEIT

Wie nützlich die gemeinsame Arbeit von ISO und ASTM hier sein kann, zeigt sich zum Beispiel anhand des »Design-Standards« ISO ASTM 52911, der beschreibt, wie additives Design für Pulverbettverfahren baubar ausgelegt wird.1 Darin finden sich dann Hinweise, an welchen Überhängen Stützstrukturen vorhanden sein sollten, wie groß Hohlräume und interne Kanäle oder wie klein Wandstärken sein können. Dieser Standard ist laut Seidel bedeutend für externe Dienstleister, die ihrem Kunden damit verlässliche Konstruktionsarbeit bescheinigen können. Außerdem können solche Richtlinien auch intern deutliche Vorteile bringen: »Hier könnte man zum Beispiel festlegen, dass eine Konstruktion nach dieser DIN zu erstellen ist, wobei unternehmensspezifisches Abweichen in bestimmten Bereichen natürlich zulässig ist. Das würde den Aufwand für Aufgaben und Projektbeschreibungen spürbar reduzieren«, erklärt Seidel.

Unter dem Doppellogo von ASTM und ISO sind bereits 12 Standards veröffentlicht, weitere 54 sind derzeit in Arbeit und werden bald folgen. Die veröffentlichten ISO/ASTM-Normen sollen später die entsprechenden nationalen Dokumente im europäischen Raum ersetzen. Davon wird die gesamte Branche und insbesondere international agierende Unternehmen profitieren können. Gleichzeitig sinkt auch die Schwelle für den Markteintritt neuer Unternehmen, was zu einer Vielzahl neuer Anwendungen führen kann. Darüber hinaus können Standards helfen, für additive Anwendungen eine verlässliche Beziehung zwischen Kunden und Lieferanten aufzubauen.

Als »wertvollen Standard« schätzt Seidel dabei auch die ISO/ASTM 52902 zur Überprüfung der Maschinengenauigkeit mit Testkörpern: Dieser Standard definiert unter anderem dünne Wände und Schlitze, ein Loch mit 1 Millimeter Durchmesser oder eine stabförmige, 1 Millimeter dicke Pin-Struktur. »Unternehmen, welche die Genauigkeit der eigenen oder einer zu beschaffenden Maschine beurteilen wollen, können die in der ISO/ASTM 52902 beschriebenen Strukturen für vergleichende Tests verwenden«, erklärt Seidel. »Schließlich liefert manche 3D-Druck-Anlage je nach Positionierung des Bauteils im Bauraum unterschiedliche Genauigkeiten.«

Die technischen Angaben der Standards entstammen einem Konsens von wichtigen Playern und Experten. Bei Schulungs- und Weiterbildungsangeboten spielen sie bereits eine wichtige Rolle. »Im Falle der ISO ASTM-Standards liegt beispielsweise ein sehr starker internationaler Konsens von etwa 30 Ländern, die zur Kommentierung vor der Veröffentlichung berechtigt sind, zugrunde«, so Seidel.

VIELE ANTWORTEN FÜR DEN ARBEITSSCHUTZ

Auch beim Thema Arbeitsschutz, das in der AM-Welt in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat, können Standards viele offene Fragen beantworten. Welche Gefahren gibt es, wie identifiziert man diese und wie geht man damit um? Das reicht vom Pulver über die persönliche Schutzausrüstung hin zur Luftreinhaltung. »Unternehmen investieren bei der Technologieeinführung typischerweise sehr viel Zeit«, erklärt Seidel. »Unserer Erfahrung nach bedarf es eines hohen Abstimmungsaufwandes mit internen und externen Beauftragten, um Antworten auf die Fragen im Bereich Arbeitssicherheit zu finden. Beispiele umfassen die Luftwechselrate für die Lüftung, den Umgang mit Gefahrstoffen etc. Hierfür ein unabhängiges und auf technischem Konsens basierendes Dokument vorliegen zu haben kann Tage an Arbeit sparen und den Technologieeinstieg spürbar vereinfachen.«

Dabei widmet sich daher der Fachausschuss 105.6 »Sicherheit beim Betrieb additiver Fertigungsanlagen« des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) bereits seit 2016 diesem Thema und hat zur Technologie Laser-Strahlschmelzen mit der VDI 3405 Blatt 6.1 ein viel beachtetes Hilfsmittel veröffentlicht. Ein weiteres Dokument zum Laser-Sintern wird laut Seidel Ende 2019 erhältlich sein.

1 Gemeint sind dabei die Technologien Elektronen- und Laser-Strahlschmelzen für Metall sowie Laser-Sintern für Kunststoff

AM Standards Forum

Das internationale AM Standards Forum, das 2018 auf der Formnext seine Premiere feierte, wird im Rahmen der Formnext 2019 am 19. November um 14:00 Uhr fortgeführt. Das Forum wird von der Formnext in Kooperation mit dem US Commercial Service veranstaltet.  

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