Industrie - Ist 3D-Druck reif für die Serienproduktion?

Was haben Pizzen, Ohrringe, Reifen, Kieferimplantate oder Lkw-Ersatzteile gemeinsam? Sie alle können aus einem 3D-Drucker stammen. Die Technologie kommt langsam in Schwung.
22.09.2018 05:01
Nächstes Jahr stellt Airbus erstmals Verriegelungswellen für die Türen der Passagiermaschine A350 (Bild) im 3D-Drucker in Serie her.
Nächstes Jahr stellt Airbus erstmals Verriegelungswellen für die Türen der Passagiermaschine A350 (Bild) im 3D-Drucker in Serie her.
Bild: www.airbus.com

"Ich schätze, dass der 3D-Druck-Markt jährlich um 20 bis 30 Prozent wächst. Das dürfte auch noch die nächsten fünf bis zehn Jahre andauern", sagt 3D-Experte Philipp Urban vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung. Neu ist, dass die im Fachjargon auch Additive Fertigung genannte Technologie, die lange Zeit ausschließlich für die Herstellung von Prototypen verwendet wurde, verstärkt den Weg in die Serienproduktion findet. Zugleich warnen Experten vor überzogenen Erwartungen an die neue Produktionsmethode.

Einer Studie der Unternehmensberatung Ernst & Young zufolge rechnen 38 Prozent der Firmen damit, dass 3D-Druck bis 2021 Teil ihres Produktionsprozesses wird. Deutschland mit seiner Stärke im Verarbeitenden Gewerbe spielt Experten zufolge eine führende Rolle: "Die Bundesrepublik ist relativ stark in bestimmten Bereichen des 3D-Drucks wie dem Metall-Druck und der chemischen Industrie, die Zulieferer ist für Plastik- und Kunststoffdrucker", sagt Urban und drängt darauf, diesen Technologievorsprung nicht zu verlieren. In vielen Fabriken gehören 3D-Drucker, die mehr als eine Million Dollar kosten können, neben klassischen Dreh- und Fräsmaschinen längst dazu.

Schicht für Schicht wird das Material - vor allem Kunststoff, aber auch Metall - beim 3D-Druck aufgetragen. Die Vorteile: Komplexe Strukturen können absolut passgenau in einem Guss gedruckt werden. Statt mehrerer Bauteile, die zusammengefügt werden müssen, kann ein einziges produziert werden. Und bisher kompakte Teile können als Netzstruktur gedruckt werden, das spart Material und Gewicht.

Deswegen experimentieren Formel Eins und die Luftfahrtbranche seit Langem mit 3D-Druck. Nächstes Jahr stellt Airbus erstmals Verriegelungswellen für die Türen der Passagiermaschine A350 im 3D-Drucker in Serie her. Das macht die Flugzeuge um vier Kilogramm leichter und spart Kerosin. Bei der Fertigung setzt der Flugzeugbauer auf die Geräte des Marktführers EOS. Dieser arbeitet mit Daimler und dem Luftfahrtzulieferer Aerotec an einem System, um Bauteile aus Aluminium für die Auto- und Luftfahrtbranche in Serie zu fertigen. "Viele Firmen begreifen erst jetzt die Vorteile dieser Technologie", findet Frauenhofer-Experte Urban.

Warnung vor zuviel Euphorie

Manche warnen aber auch vor zuviel Euphorie: "Man kann vielleicht auch mit dem 3D-Druck eine Massenfertigung starten, aber aus Kostengründen ist das keinesfalls sinnvoll", sagt der Präsident des Maschinenbauverbands VDMA, Carl Martin Welcker. Beim 3D-Druck ist es meist genauso teuer, das erste Bauteil zu produzieren wie das Tausendste. Hinzu kommt die Schwierigkeit, bei der 3D-Serienproduktion gleichbleibende Druckqualität zu erzielen. Der Herstellungsprozess ist langsam, kann sich über Stunden und manchmal Tage hinziehen. Zudem muss die Technologie in herkömmliche Fertigungsprozesse integriert werden.

"Der Hype um 3D ist zumindest teilweise gerechtfertigt. Die Produktivität ist der Knackpunkt bei diesem Verfahren. Und sie wird zunehmend besser", verteidigt Peter Leibinger, Technologiechef beim schwäbischen Werkzeugmaschinenbauer Trumpf, die Methode. "Mit 3D-Druck kann man Formen herstellen, die mit klassischen Verfahren wie Gießen und Fräsen gar nicht möglich sind. Das geht aber nur, wenn die Konstrukteure lernen, weniger konventionell zu denken." Christian Thönes, Chef des Werkzeugmaschinenbauers DMG Mori, setzt ebenfalls auf 3D: "Diese Technologie ist in der Zukunft nicht mehr wegzudenken." Von DMG seien derzeit 50 Anlagen im Einsatz. "Aber das ist erst der Anfang. Kurzfristig wollen wir etwa 100 Maschinen im Jahr verkaufen und mittelfristig rund 100 Millionen Euro Umsatz erzielen."

Das Berliner Startup BigRep, nach eigenen Angaben Marktführer im Bereich der Kunststoff-3D-Großdrucker, verkauft seine Geräte etwa an den Keramikhersteller Villeroy & Boch, der damit Badewannen-Prototypen fertigt. Auch eine große Fluggesellschaft gehört zu den Kunden. "Die Airline geht davon aus, dass in einigen Jahren die Hälfte des gesamten Kabinen-Interieurs gedruckt wird", sagt BigRep-Mitgründer Stephan Beyer, der unter anderem BASF und Klöckner als Investoren gewinnen konnte. Den Namen der Fluglinie will er lieber nicht nennen. Bis sich das gesamte 3D-Potenzial entfaltet, muss Beyer zufolge noch einiges passieren: "Die Maschinen müssen schneller und günstiger werden sowie eine Serienproduktion ermöglichen."

Alexander Ciszek, Geschäftsführer des Startups 3yourmind, das Software für 3D-Prozesse entwickelt, fasst es so zusammen: "Derzeit dreht sich in der 3D-Druckbranche alles um die Frage: Wie bekommen wir die Technologie in die Anwendung?." Die Anstrengungen dürften sich lohnen: Die Wirtschaftsberater von McKinsey prognostizieren, dass der gesamte 3D-Druck-Markt bis 2025 auf 100 bis 250 Milliarden Dollar wachsen könnte.

(Reuters)