Der beheizte Druckraum (bis 80 °C) und das High Temperature Hot-End (bis 400 °C) erlauben die Verarbeitung von technischen anspruchsvollen Filamenten zur Fertigung von hochbelastbaren Bauteilen und Funktionsmodellen. (Bildquelle: German Reprap)

Der beheizte Druckraum (bis 80 °C) und das High Temperature Hot-End (bis 400 °C) erlauben die Verarbeitung von technischen anspruchsvollen Filamenten zur Fertigung von hochbelastbaren Bauteilen und Funktionsmodellen. (Bildquelle: alle German Reprap)

Gerade in den letzten Jahren hat sich in der Fertigung in dieser Branche viel verändert, vom Prototyping hin zur Produktion von Fertigungswerkzeugen und deren Einsatz in der Serie. Dies spiegelt sich ebenfalls in den kürzlich veröffentlichten Ergebnissen der International Data Corporation (IDC), einem international tätigen Marktforschungs- und Beratungsunternehmen mit Sitz in Framingham, USA, wider. Die Studie zeigt auf, in welchem Umfang europäische Unternehmen dieses Industriezweigs die additiven Verfahren bereits in bestehende Prozesse integriert haben. Der Trend geht zur Einführung des additiven Fertigungsverfahrens, denn die neue Technologie bietet die Möglichkeit Gewicht zu reduzieren und komplexe Strukturen herzustellen, bei gleichzeitig zunehmender Flexibilität der Formen und kürzeren Produktionszyklen. Auch Teile, die bislang mit herkömmlichen Methoden nicht oder nur teilweise hergestellt werden konnten, können nun ohne die normal benötigten hohen Zeit- und Kostenaufwände gefertigt werden. Komplizierte Formen und Designs mussten bisher von den Ingenieuren fertigungsadäquat gedacht sein, dies spielt bei der neuen Technologie keine Rolle mehr. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich nun die Produktion von Einzelteilen rentiert. Bei der konventionellen Herstellung ist die Einzelteilfertigung teuer und rechnet sich erst bei der Serienproduktion von großen Stückzahlen.

Daraufhin wurden die 3D-Drucker in ihrer Größe angepasst. Die Maschinen werden immer größer und schneller. Die Kleinserienfertigung mit diesen Anlagen ist zwischenzeitlich Stand der Technik und findet auch mehr und mehr Anwendung in der Luft- und Raumfahrtbranche.

Verarbeiter profitieren von den Vorteilen der generativen Verfahren

Gemeinsam mit Anwendern, wie beispielsweise Airbus Helicopters, widmet sich German Reprap der Weiterentwicklung von Materialen und der Prozessimplementierung, um den individuellen Anforderungen gerecht zu werden. Die Basis dafür ist das einheitliche Verständnis und Wissen für die branchenspezifischen Fertigungsanforderungen. Gesetzliche Vorschriften sowie auch Prozesskomplikationen werden dabei berücksichtigt. Oft sind diese unbeweglicher und langsamer in der Entwicklung als die Technologie selbst. Dabei wird nach Lösungen gesucht, die einen alltäglichen Einsatz der generativen Fertigung möglich und darüber hinaus zu einem technischen Kernbereich weiterentwickeln können. Eine Grundvoraussetzung dafür ist die Anwender zu schulen, da bei der Einbindung eines 3D-Druckers oft ein generelles Umdenken nötig ist. „Dieses Druckverfahren beginnt im Kopf und muss noch in das Bewusstsein der Konstrukteure und Produktionsplaner gelangen“, so Florian Bautz, Geschäftsführer des deutschen Geräte Herstellers German Reprap aus Feldkirchen.

Gewicht ist ausschlaggebend

Komplexes, durch Filamentdruck gefertigtes ABS-Bauteil in der Luft- und Raumfahrtbranche sowie der Automobilindustrie.

Komplexes, durch Filamentdruck gefertigtes ABS-Bauteil in der Luft- und Raumfahrtbranche sowie der Automobilindustrie.

Durch eine genaue Berechnung lassen sich die Komponenten soweit optimieren, dass das Gewicht ohne jegliche Zusatzkosten, gesenkt werden kann. Dies spielt langfristig gesehen, da das Gewicht in der Luftfahrtindustrie eine wichtige Komponente ist, eine große Rolle. Die Umsetzung stellt sich wie folgt dar: das bisherige Design wird mithilfe einer Topologieoptimierung überarbeitet und anschließend neu modelliert. Konkret lässt sich hierdurch je nach Anwendungsfall eine Gewichtseinsparung von bis zu 70 Prozent erzielen.

Über die Lebenszeit lassen sich durch das Verringern des Gewichts erhebliche Kerosin-Mengen einsparen, was sich positiv auf abgegebenen CO2 Emissionen auswirkt. Auf diese Weise kann die Industrie einen wichtigen Teil zum Umweltschutz beitragen. Die gesellschaftliche Relevanz dieses zukunftsweisenden Themas dehnt sich weiter aus und kann auch in der Bauteilfertigung nicht ignoriert werden.

Die Leistungsfähigkeit des 3D-Drucks zeigt sich auch über den Lebenszyklus der Bauteile. Durch längere Haltbarkeit oder den Einsatz als Werkzeug zur effektiveren Herstellung schaffen die Unternehmen einen hohen wirtschaftlichen Mehrwert. Viele Teile werden nun im eigenen Haus angefertigt. Die Produktion wird flexibler und das Unternehmen ist freier in Bezug auf die Fertigungsprozesse und unabhängiger von Lieferanten. Risiken wie Produktionsstillstand und dadurch ausgelöste Kosten können somit umgangen werden. Kurzfristige Änderungen im Design der Konstruktionen sind schnell und flexibel angepasst, sodass keine Zeit verloren geht und die Komponenten direkt vor Ort erstellt werden können.

PEKK Carbon – ein Werkstoff der Zukunft

German Reprap greift auf die langjährigen Erfahrungen und die gemeinsame Zusammenarbeit mit den Anwendern zurück, um die Anforderungen zu erfüllen, die an Materialien beim Einsatz in diesem Bereich gestellt werden. Technische und Hochleistungs-Kunststoffe für die Luft- und Raumfahrt, wie zum Beispiel das neu ins Portfolio aufgenommene PEKK Carbon, tragen dazu bei, dass Anwendungen in vielen verschiedenen Industriebereichen effizienter und wirtschaftlicher eingesetzt werden können. Zu den beeindruckenden Eigenschaften des PEKK Carbon aus der Gruppe der Polyarylehterketone zählen unter anderem ein geringes Gewicht und eine hohe Festigkeit. Je nach Anwendungsfall kann materialbedingt sogar ein Gewichtsvorteil von bis zu 25 Prozent geschaffen werden. Das PEKK Carbon ist zudem auch beim Einsatz in der Luftfahrt korrosionsbeständig.

Mit der additiven Fertigung lassen sich schnell Mehrwerte erzielen, die für die Unternehmen enorme wirtschaftliche Vorteile schaffen. Ein weiterer Grund für das schnelle Wachstum dieser Technologie bei der Herstellung von Luftfahrzeugen, ist deren steigende Einführung bei den Lieferanten. Das Potenzial in diesem Sektor ist jedoch noch lange nicht ausgeschöpft.

 

Kontakt

German Reprap, Feldkirchen

info@germanreprap.com

Über den Autor

Lena Wietfeld

ist Marketing Managerin bei German Reprap in Feldkirchen.

presse@germanreprap.com