Wasserpumpenrad, 3D-Druck, BMW

Renntechnik aus dem 3D-Drucker: BMW fertigt Wasserpumpenräder für seine DTM-Rennwagen im additiven Fertigungsverfahren. - Bild: BMW

"Der 3D-Druck ist noch keine disruptive Technologie für die Serienproduktion in der Automobilindustrie", sagt Dr. Guido Hertel, Partner bei der Unternehmensberatung A.T. Kearney. Er sieht für die additive Fertigung in der Automobiltechnik Einsatzmöglichkeiten eher in der Entwicklung und bei Prototypen. Denn die entscheidende Frage lautet: Wird die additive Fertigung irgendwann einmal so günstig, dass der OEM den sogenannten Gewichtsersparnishebel anwenden kann? Also rechtfertigt eine signifikante Gewichtsreduzierung eines Bauteils hohe Fertigungskosten?

Diesen entscheidenden Schritt ist die Luftfahrtindustrie schon gegangen: Die LEAP-Engine hat eine Einspritzdüse mit einer neuartigen Geometrie. Die lässt sich nur mit einem 3D-Drucker herstellen. Sie verbessert die Gesamtkosten der Turbine so sehr, dass sie den teureren 3D-Druck des Einzelteils rechtfertigt. Aber es war ein langer Weg dorthin. Hertel: "Das hat viele, viele Probeteile gedauert, bis es soweit war." Letztendlich hat sich der 3D-Druck in der Luftfahrtindustrie durchgesetzt, da dort die Forderung, Gewicht einzusparen, noch drängender ist als in der Autoindustrie.

3D-Druck in der Luftfahrtindustrie

"Man kann heute in der Luftfahrt wesentlich größere Werthebel holen, die ein wesentlich teureres Verfahren rechtfertigen", erklärt Hertel. Darüber hinaus sind die Stückzahlen in der Luftfahrtindustrie üblicherweise so gering, dass es sich zur Zeit nicht lohnt, extra ein Werkzeug dafür zu bauen. „Da macht es Sinn, das Teil aus dem Vollen zu drucken", so der Unternehmensberater und ergänzt: "Das sind Kleinserienvorteile, die hier auch wieder einen Hebel haben."

Die Autobranche ist also nicht die Leitindustrie in Sachen 3D-Druck und wird wohl auch in Zukunft nicht die Leitindustrie sein. Andere Branchen – wie eben die Luftfahrt – profitieren deutlich stärker von der additiven Fertigung. Damit sich eine Serienproduktion mit 3D-Metalldruckern für die Autoindustrie lohnt, müssen sich die Produktionskosten drastisch reduzieren. Doch der Kostenfaktor ist nicht der einzige Hemmschuh. Insbesondere bei Teilen, bei denen die optische Güte entscheidend ist, gilt die additive Fertigung als noch verbesserungsfähig. Hertel: "Ich kann nur wenige Teile drucken und sie direkt verwenden ohne weitere Prozessschritte." Und  Nachbearbeiten kostet wieder Zeit und Geld. Deswegen befindet sich ein Großteil der Projekte in der Auto- und Nutzfahrzeugindustrie im Prototypenstadium. Den 3D-Druck nutzen die Autobauer für den Prototypenbau und für Pilotprojekte.

Bei MAN Truck & Bus kommt die Technik beispielsweise in der Entwicklung und der Produktion bei der Erstellung von funktionalen Prototypenbauteilen und Designmustern zum Einsatz. Das senkt laut der VW-Tochter Kosten und Entwicklungszeiten. Doch handelt es sich hier um keine Großserienproduktion. Branchenbeobachter Hertel sieht das ohnehin nirgendwo in der Autoindustrie: "Es gibt noch keine größere Anwendung in der Serienproduktion. Vielmehr testet man damit. Man versucht, mit verschiedenen Teilen Erfahrungen zu sammeln." Ein Anwendungsfall, wo 3D-Druck laut Hertel schon heute eine Rolle spielt? Hochwertige Sportwagen oder der Rennsport. Hier sind die Hersteller gezwungen, extrem Gewicht zu einsparen. Außerdem spielt der Faktor Geld bei den ohnehin teuren Boliden nicht die ausschlaggebende Rolle. Schließlich handelt sich bei Sportwagen oftmals um Prestigeobjekte der Autobauer. Hier gilt es, das technisch Machbare zu demonstrieren. Ein weiteres Thema ist die Individualisierung der Fahrzeuge im Detail. So könnten die OEMs beispielsweise individuelle Schaltknäufe drucken.

Sehen wir den 3D-Drucker in der Autoindustrie also nie im Großserieneinsatz? Nahezu alle von ‚Produktion‘ befragten Automobilhersteller reagierten mit großer Zurückhaltung. Lediglich BMW war zu einer Stellungnahme bereit. Jens Ertel, Leiter des BMW Group Additive Manufacturing Center, sagt: "In der Branche beobachten wir einen positiven Trend zur Reduzierung von Produktionszeiten, Technologie- und Werkstoffkosten. Flächig arbeitende Technologien sind daher ein wesentlicher Schlüssel für den Einsatz additiver Verfahren in der Serienproduktion." Jüngstes Beispiel sind erste Testeinsätze der sogenannten Multi Jet Fusion und der CLIP Methode. Zunächst setzt BMW die Verfahren im Prototypenbau ein. Auf lange Sicht ist der Einsatz in der Serienproduktion angedacht. Der Münchner Premiumhersteller bewertet den Einsatz dieser Methoden jedoch von Fall zu Fall vor dem Hintergrund der Wirtschaftlichkeit und technologischen Machbarkeit. Ertel: "Wir rechnen mit einem Großserieneinsatz von additiven Fertigungsmethoden frühestens im nächsten Jahrzehnt."