Expertenbeitrag: Internationale Normung und Standardisierung zur additiven Fertigung – »For user by users«

von Prof. Dr.-Ing. Christian Seidel und Dr. Leonhard Klein - 20.09.2019

Warum benötigt die Welt des »Additive Manufacturing« (AM) Normen und Standards?

Normen und Standards sind ein wichtiger Bestandteil des täglichen Lebens. Weit bekannt sind bei-spielweise die in Deutschland gängigen Papierformate – standardisierte Werte für Breite und Höhe von Papierblättern – die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) erstmals 1922 in der nationalen DIN 476 festgelegt wurden und bis heute als DIN EN ISO 216 internationale Gültigkeit besitzen. In der relativ jungen AM-Branche sind ebenfalls bereits einige Normen und Standards veröffentlich worden, die gesammelt hier eingesehen werden können: www.beuth.de/de/themenseiten/additive-fertigungsverfahren. Dieses Set an Standards bietet bereits Orientierungen und enthält entsprechende Vorgaben, ist aber noch nicht für alle Branchen vollständig. Für die weitere Entwicklung der AM-Branche hin zur industriellen Serienfertigung werden Standards eine entscheidende Rolle einnehmen. So ist in bestimmten Anwendungsbereichen, wie beispielsweise der Luftfahrt oder der Medizintechnik, die Zertifizierung für Hersteller und Zulieferer verpflichtend. Diese erfolgt üblicherweise auf Basis vorher entwickelter Normen und Standards.

Was wird aktuell getan, um diese Lücke zu schließen?

Wichtige Vertreter der AM-Industrie – von Anlagen- und Softwareherstellern bis hin zu Nutzern der AM-Technologie – haben die Notwendigkeit der Normungsarbeit erkannt und sich sowohl in nationalen als auch internationalen Gremien zusammengeschlossen, um gemeinsam die Entwicklung dieser dringend benötigten Normen voranzutreiben. In diesem Zusammenhang sind die Gremien ISO/TC 261 und ASTM F42 hervorzuheben, welche nach Abschluss der sogenannten PSDO-Vereinbarung (»Partner Standards Developing Organization«) im Jahr 2013 einen herausragenden Stellenwert in der AM-Normungswelt innehaben. Prof. Dr.-Ing. Christian Seidel, Professor für Fertigungstechnik und Additive Verfahren an der Hochschule München, Leiter Additive Fertigung am Fraunhofer IGCV in Augsburg und Chairman des ISO/TC 261: »Die PSDO-Vereinbarung ermöglicht uns die gemeinschaftliche Ent-wicklung von ISO/ASTM-Standards, die ein herausragendes Maß an internationalem technischen Kon-sens beinhalten. Die weltweite Akzeptanz dieser »Doppellogo-Standards« ist besonders für internatio-nal agierende Unternehmen wertvoll. Die aufgebauten Strukturen innerhalb der »ISO/ASTM-Welt« ermöglichen es uns nun, Branchenbedarfe zielgerichtet zu bedienen.« Dr. Leonhard Klein, Technical Standards Leader bei GE Additive und Vorsitzender des gemeinsamen Steuerungsgremiums zwischen ISO/TC 261 und ASTM F42 ergänzt: »Auf Basis des Wiener Abkommens werden die veröffentlichten ISO/ASTM-Normen typischerweise über das CEN/TC 438 als europäische Normen adaptiert und ersetzen automatisch alle nationalen Dokumente im europäischen Raum, die mit gleichem Inhalt bereits existent sind. Dies stellt die Widerspruchsfreiheit und Harmonisierung der entsprechenden AM Nor-men auf nationaler und internationaler Ebene sicher. GE Additive schätzt die ISO/ASTM-Standards für Ihren hohen praktischen Nutzen und die weltweite Akzeptanz.« Im Rahmen der Kooperation zwischen dem ISO/TC 261 und ASTM F42 werden gegenwärtig Dokumente zu relevanten Themenkomplexen entwickelt, die die gesamte Prozesskette abdecken: Pulverförmiges Ausgangsmaterial, AM-Prozesse und AM-Equipment, applikationsspezifische Normen und Standards, gefertigte AM-Bauteile (inkl. Nacharbeit und zerstörungsfreier Prüfung) und allgemeine Standards u. a. zu Terminologie sowie zu Aspekten der Umwelteinflüsse und Arbeitssicherheit (Environment, Health and Safety EHS).

Um die Standards für die notwendige branchenspezifische Zertifizierung verfügbar zu machen, zählen seit einigen Jahren auch vermehrt Vertreter von Zertifizierungsbehörden, wie beispielsweise der EASA, der FAA oder NADCAP zu den aktiven Mitarbeitenden in den entsprechenden AM-Gremien.

Welchen konkreten Nutzen hat die AM-Industrie von Normen und Standards?

In der Wirtschaft wurde der Nutzen der Normung in den vergangenen Jahren nach und nach auf allen Unternehmensebenen erkannt. Insbesondere in den folgenden fünf Kernbereichen gilt es für die AM-Industrie bestehende Lücken zu schließen: Design, Qualifizierung und Zertifizierung, Prozess und Ma-terial (inkl. Ausgangspulver und Bauteilnachbearbeitung), zerstörungsfreie Prüfung und Wartung. Bei GE Additive fungiert Dr. Leonhard Klein als unternehmensweiter Leiter der technischen Normung und koordiniert hier sowohl die internen als auch die externen Aktivitäten. Normung ist bei GE Additive ein wichtiges strategisches Mittel zur Erreichung der Unternehmensziele. Hierzu zählt sowohl die Erhöhung der Produktqualität (und somit mittel- und langfristig die Steigerung des Umsatzes) als auch die Ver-ringerung von Produktionskosten. Des Weiteren wird durch das aktive Mitwirken und Gestalten lau-fender Normungsprojekte sichergestellt, dass Anforderungen im Rahmen von nachgelagerten Zertifi-zierungen und Konformitätsbewertungen erfüllt werden. Nicht zu vernachlässigen ist schlussendlich auch das »Networking« – Bereits bestehende Netzwerk werden gestärkt und neue strategische Kontak-te werden zudem geschlossen.

Wie ist der Stand der Normung im Bereich der Arbeitssicherheit?

Jedes Unternehmen, das additive Fertigungstechnologien einsetzen möchte, ist mit Fragestellungen im Bereich der Arbeitssicherheit konfrontiert. Deren Beantwortung, in Zusammenarbeit mit den zustän-digen Beauftragten für Arbeitssicherheit, hat sowohl kleine Unternehmen als auch Konzerne vor große Herausforderungen gestellt. Seit 2016 widmet sich daher der Fachausschuss 105.6 »Sicherheit beim Betrieb additiver Fertigungsanlagen« des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) diesem Thema und hat zwischenzeitlich zur Technologie Laser-Strahlschmelzen mit der VDI 3405 Blatt 6.1 ein vielbeachtetes Hilfsmittel veröffentlicht. Ein weiteres Dokument zum Laser-Sintern wird Ende 2019 erhältlich sein. Durch Normen und Standards von Institutionen wie dem DIN, ISO, VDI oder der ASTM wird die Inter-pretation gültiger Gesetzte und Verordnungen im Bereich der Arbeitssicherheit für Anwender signifi-kant erleichtert. Dr. Leonhard Klein von GE Additive sieht auch im Besonderen für AM-Technologieeinsteiger einen hohen Nutzen: »Durch Richtlinien und Standards im Bereich Arbeitssicher-heit wird der Technologieeinstieg für unsere Kunden weiter erleichtert. In Kombination mit den von uns bereitgestellten Dokumentationen können nun Kosten bei der Technologieimplementierung deutlich reduziert werden.«

Wo kommen die Normen und Standards her?

»For users by users« heißt hier die Devise! Normen und Standards müssen von Experten aus der Branche verfasst werden. Nachdem ein technischer Konsens durch eine öffentliche Begutachtung gefunden wurde, kann das Dokument veröffentlich werden. Das Ökosystem innerhalb der Kooperati-on zwischen ISO/ TC 261 und ASTM F42 bietet Ihnen hervorragende Voraussetzungen, Ihre Bedarfe effizient zu adressieren und in kurzer Zeit zu Normen und Standards mit internationaler Anerkennung zu gelangen.