Der 3D-Druck ist die perfekte Produktionstechnik für die Industrie 4.0 – Bauteile lassen sich direkt aus den CAD-Daten herstellen, die Fertigung von individuellen Einzelteilen ist kein großer Kostenfaktor mehr.
Durch 3D-Drucker werden sich Wertschöpfungsketten verändern. Produkte werden komplett digital entwickelt und produziert und die zugehörigen Baupläne können digital gehandelt werden“, ist sich BITKOM-Präsident Prof. Dieter Kempf sicher. 3D-Drucker arbeiten in einem sogenannten additiven Verfahren: Ein Produkt wird gefertigt, indem Material schichtweise aufgebaut wird. Zunächst wird das Produkt in einem Datensatz als virtuelles 3D-Modell beschrieben. Beim Druck dieser Datei wird in der Regel ein Grundstoff (meist flüssiger Kunststoff, aber auch Keramik oder Metall) Schicht für Schicht durch Spritzdüsen auf einer Grundfläche aufgebracht, dann wird die Fläche millimeterweise abgesenkt und die neue Lage aufgebracht. So entsteht ein räumliches Produkt. 3D-Drucker ermöglichen damit die kostengünstige, individuelle Herstellung von Produkten in Kleinstmengen – damit passen sie perfekt in das Konzept der Industrie 4.0.
Vom Prototyp zum endgültigen Bauteil
Durchgesetzt haben sich die Drucker bereits in der Entwicklung von Prototypen. Mussten früher oft in wochenlangen Prozessen neue Formen gegossen und Modelle gebaut werden, geschieht dies mittlerweile in wenigen Stunden. In ersten Anwendungen werden 3D-Drucker zudem genutzt, um Komponenten für Autos oder andere Produkte zu fertigen.
Die Firma Acist, ein Hersteller von medizinischen Geräten mit Sitz in Eden Prairie, USA, nutzt die FDM-Technologie von Stratasys, einem US-amerikanischen Hersteller von 3D-Druckern. Bei dem Fused Deposition Modeling-Verfahren werden Bauteile schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff „aufgespritzt“. „Wir beschränken den Einsatz von FDM nicht auf ein Aufgabengebiet“, so Dave Scott, Manufacturing Engineering Manager bei Acist. „Wir setzen die Technologie überall gerne ein. Sie wird für Vorrichtungen, Funktionstests, Industriedesign und endgültige Bauteile verwendet. Mit FDM können wir in ein Teil mehr Komplexität, Formen und Funktionen integrieren als mit herkömmlichen Methoden.”
Bauteil-Änderungen flexibel einpflegen
Ein Beispiel zeigt, wie flexibel ein Unternehmen mit 3D-Druck produzieren kann: Während eines Einsatzes einer der Maschinen von Acist in einem Krankenhaus äußerten die Bediener den Wunsch, an die Maschinen mehrere Messwandlertypen anschließen zu können, zwischen denen ein Umschalten möglich sein muss. Um das Problem zu beheben, entwarf Acist umgehend ein Bauteil in der CAD-Software und druckte es mit einem 3D-Drucker als funktionierendes Bauteil – es kann heute für Maschinen in aller Welt eingesetzt werden. Auch bei anderen Serienprodukten integriert Acist immer mehr 3D-Druckteile.
Lagerhaltung wird minimiert
Und der 3D-Druck sorgt nicht nur für eine flexible Fertigung – auch die Lagerhaltung wird deutlich verschlankt: Bei Acist besteht der Warenbestand im Prinzip nur aus einer digitalen Datei auf einem Server. Das Unternehmen kann auf Lagerhaltung und Lieferanten verzichten. Beim Ausfall eines Bauteils druckt Acist – selbst noch fünf Jahre später – einfach mit dem 3D-Drucker ein Ersatzteil und verschickt es am nächsten Tag. Scott nennt FDM „die ultimative schlanke Technologie”.
(Bildnachweis: IPF (Customer of Stratasys))