3D Druck Mercedes-Benz

Erstes Lkw-Metall-Ersatzteil aus dem 3D-Drucker: Beim Selective Laser Melting (SLM) wird beispielsweise im Fall der Thermostatabdeckung der pulverförmige Aluminium-Silizium-Werkstoff (ALSi10Mg) in einzelnen Schichten aufgetragen und von einer Energiequelle — in der Regel durch einen oder mehrere Laser — verschmolzen. Nach der Vollendung einer Schicht wird automatisch eine neue Pulverschicht aufgetragen, und der Verschmelzungsprozess beginnt erneut. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zur Fertigstellung eines hochfesten dreidimensionalen Aluminium-Metallteils, das sich auch für den Einsatz in hohen Temperaturbereichen eignet. - Bild: Mercedes-Benz Lkw

"Was für den Einstieg in den industriellen 3D-Druck aus Sicht des mittelständischen Unternehmens im Maschinenbau spricht, ist dass die Additive Fertigung dort ihre Stärken zeigt, wo die konventionelle Fertigung an ihre Grenzen stößt. Die Domänen des Additive Manufacturing wie beispielsweise werkzeuglose Herstellung, hohe Materialeffizienz und maximale Designfreiheit eröffnen eine Vielzahl von neuen Geschäftsmodellen", sagt Rainer Gebhardt, VDMA Druck- und Papiertechnik.

So wie beim Maschinenbauer Oskar Frech: Bereits vor 11 Jahren startete das Unternehmen mit industrieller Additiver Fertigung. Seit zwei Jahren besitzt das Unternehmen eine eigene Anlage für Selective Laser Melting (Selektives Lasersintern / Selektives Laserschmelzen).

"Die additiven Fertigungsverfahren öffnen uns zunächst neue Möglichkeiten im Hinblick auf die Leistungssteigerung und Gestaltungsfreiheiten von Druckgussformen für die Verarbeitung von Nichteisenmetallen“, sagt Dr. Waldemar Sokolowski, Produktmanager für Produkt- und Geschäftsfeldplanung bei Frech. Das Unternehmen habe die SLM-Anlage nicht nur wegen der steigenden Nachfrage im Maschinenbau gekauft, sondern auch zur Entwicklung neuer Produkte, Prototypen und Geschäftsfelder.

Ausgezeichneter 3D-Druck

Die Entwicklung neuer Produkte brachte Siemens sogar den von der Online-Plattform ‚3Dprintingindustry’ ausgelobten ‚3D-Printing-Industry-Award’ in der Kategorie ‚3D-Druck-Anwendung des Jahres’. So konnte Siemens Anfang 2017 einen Durchbruch im 3D-Druck vermelden: ein internationales Team mit Siemens-Ingenieuren absolvierte den ersten erfolgreichen Test von vollständig mit Additive Manufacturing (AM) gefertigten Gasturbinenschaufeln unter Volllast in einer Gasturbine - die Konstruktion gilt praktisch als eine Sensation im Maschinenbau.

"Dies ist ein bahnbrechender Erfolg für den Einsatz von Additive Manufacturing im Bereich der Stromerzeugung, einem der anspruchsvollsten Anwendungsfelder für diese Technologie", sagt Willi Meixner, CEO der Siemens Power and Gas Division.

Siemens 3D-Druck
Siemens testete erstmals vollständig mit Additive Manufacturing (AM) gefertigte Gasturbinenschaufeln nach konventionellem sowie neuem Schaufeldesign unter Volllast in einer Gasturbine. - Bild: Siemens

Der erfolgreiche Test des fortschrittlichen Schaufeldesigns ist für Siemens ein weiterer Schritt auf dem Weg, um das volle Potenzial des Verfahrens im Maschinenbau auszuschöpfen. Siemens entwickelt - vom Prototyping abgesehen -neuartige, nur mit Hilfe von AM realisierbare Gasturbinendesigns und baut gleichzeitig die Serienfertigung von gedruckten Turbinenteilen weiter aus. „Die spannende AM-Technologie verändert die Art und Weise wie wir produzieren. Wir können damit Prototypen bis zu 90 Prozent schneller entwickeln“, so Meixner weiter.

Aus dem Drucker in den Laster

Beim Lastwagen-Hersteller Mercedes-Benz Lkw geht man ebenfalls den erfolgreichen 3D-Druck-Weg weiter: neben dem Entwickeln von Prototypen hat das erste gedruckte Ersatzteil aus Metall, eine Thermostatabdeckung für Lkw und Unimog aus älteren Baureihen, alle Instanzen der strengen Qualitätssicherung bei Mercedes-Benz bestanden und feiert nun seine Premiere. „Wir stellen auch bei 3D-Metallteilen dieselbe Funktionalität, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit sicher wie bei Bauteilen aus konventioneller Fertigung“, sagt Andreas Deuschle, Leiter Marketing & Operations im Geschäftsbereich Customer Services & Parts Mercedes-Benz Lkw.

Daimler druckt erstes Lkw-Ersatzteil aus Metall

Bei Mercedes-Benz Lkw folgt der nächste Schritt im 3D-Druckver­fahren: Das erste gedruckte Ersatzteil aus Metall hat alle Instanzen der Qualitätssicherung bei Mercedes-Benz bestanden und feiert nun seine Premiere.

Die Thermostatabdeckung aus dem 3D-Drucker kann für Lkw und Unimog aus älteren Baureihen genutzt werden, wie das Unternehmen mitteilte. Mercedes-Benz Lkw sieht sich selbst nun auch bei Metall-Bauteilen als Technologieführer bei 3D-Druckverfahren. mehr...

Die neue Thermostatabdeckung ist ein Beispiel für die wirtschaftliche Ersatz- und Sonderteilproduktion in guter Qualität, die der Einsatz des 3D-Druckverfahrens im Maschinenbau für hoch belastbare Metallbauteile aus einer Aluminium-Spritzgusslegierung erlaubt. Das nur in geringen Stückzahlen nachgefragte Ersatzteil kommt in älteren Lkw und Unimog zum Einsatz, deren Produktion bereits vor rund 15 Jahren ausgelaufen ist.

Dieses Beispiel zeigt zudem, dass Mercedes-Benz Lkw die Herstellung von Bauteilen, die nicht mehr in aktuellen Serienfahrzeugen verbaut oder nur in kleinsten Auflagen als Kundensonderwunsch produziert werden, zu vertretbaren Kosten realisieren und anbieten kann. Künftig könnte der 3D-Metalldruck eine dezentralisierte und somit erheblich beschleunigte Produktion direkt vor Ort in den weltweiten Mercedes-Benz-Produktionsstandorten erlauben. Dies würde die Ersatzteilverfügbarkeit nochmals optimieren: kostspielige Lagerhaltung und damit verbundene aufwendige Transportprozesse werden überflüssig, die Lieferzeit zum Kunden weiter verkürzt.

Neue Chancen durch 3D-Druck

Aber die Potenziale des 3D-Drucks beschränken sich im Maschinenbau nicht nur auf neue Produkte oder die effiziente Herstellung von Ersatzteilen, sondern eröffnen Unternehmen ganz neue Geschäftsfelder, wie die Kooperation von Steinbach und Protiq bei der Bündelung der Kompetenzen in der Additiven Fertigung mit Keramik verdeutlicht. Die Unternehmen werden ihre Zusammenarbeit weiter ausbauen und damit Synergieeffekte beim 3D-Druck mit technischer Keramik stärker nutzen.

Kooperation Steinbach_Protiq
Ralf Gärtner, Geschäftsführer von Protiq (links), und Michael Steinbach, Geschäftsbereichsleiter Technical Ceramics bei Steinbach, zeigen Beispiele technischer Keramik aus dem 3D-Druck. Steinbach bietet in seinem Geschäftsbereich ‚Technical Ceramics’ die Fertigung von Hochleistungskeramik per LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturings) an. Mit diesem 3D-Druckverfahren ist Steinbach eines der ersten Unternehmen in Deutschland, das diese Fertigung in sein Produktportfolio aufgenommen hat. - Bild: Phoenix Contact

Auf dieser Basis können jetzt Kunden von Steinbach über das Webportal von Protiq einen 3D-Druck nicht nur in Auftrag geben, sondern von den Vorteilen des digitalen Vertriebswegs profitieren und online Preise für ihre angefragten Produkte aus Keramik einsehen. „Insbesondere auf internationaler Ebene können wir durch die Kooperation unsere Kunden schneller, kosteneffizienter und individueller bedienen“, sagt Michael Steinbach, Geschäftsbereichsleiter Technical Ceramics bei Steinbach.

Video: 3D-Druck von Protiq

„Mit technischer Keramik ergänzen wir unser Angebotsportfolio konsequent und bieten Lösungen für höchste Temperaturbereiche bei entsprechender Präzision", so Dr. Ralf Gärtner, Geschäftsführer Protiq. Für die Additive Fertigung hat Protiq, Mitglied der Phoenix Contact-Unternehmensgruppe, ein Webportal für das Hochladen und Konfigurieren von 3D-Modellen entwickelt, über das anschließend direkt die Bestellung und der Druckauftrag ausgelöst werden können.

Anhand der CAD-Daten werden die Objekte nach Kundenwunsch mit hoher Präzision hergestellt. Für den weltweiten Versand kann Protiq auf die Logistikleistungen der Phoenix Contact-Gruppe zurückgreifen. Durch den digitalisierten Bestellprozess werden Zeit und Kosten gespart, der Kunde erhält innerhalb kürzester Zeit seinen Prototypen, sein Werkzeug oder Bauteil.

Highspeed durch Additive Fertigung

Nicht nur im Maschinenbau, auch im Motorsport hält die Additive Fertigung Einzug, dort sorgen die innovativen Technologien des 3D-Drucks für noch mehr Effizienz. Für die bestmögliche Befestigung des Motors am Chassis setzt BMW Motorsport beim BMW M4 DTM auf die Additive Fertigung: Das Motorkreuz ist ein komplexes und hoch belastetes Strukturbauteil, das unter anderem den Motorrahmen mit dem Motor verbindet. Eigens für das DTM-Fahrzeug wurde es Topologie-optimiert und mittels additivem 3D-Druck-Verfahren gefertigt.

3d Druck BMW
Serienbauteile aus dem 3D-Drucker: Die BMW Group arbeitet kontinuierlich an der Weiterentwicklung additiver Fertigungsverfahren für den Serieneinsatz. - Bild: BMW Group

Die BMW Motorsport-Ingenieure und ihre Kollegen aus der BMW-Serienentwicklung treiben diese zukunftsweisende Fertigungstechnologie weiter voran. Damit wird sowohl die Effizienz als auch die Schnelligkeit bei der Produktion der Motorsport-Komponenten erhöht. Bereits seit 2015 kommt in den DTM-Motoren von BMW Motorsport ein Wasserpumpenrad aus dem 3D-Drucker zum Einsatz. Das hochbelastete Präzisionsbauteil besteht aus einer Aluminiumlegierung und hat sich im harten Sporteinsatz bestens bewährt.

Aber auch für den Rolls-Royce Phantom setzt die BMW Group bereits seit 2012 Bauteile aus dem Drucker in der Serienproduktion ein. „Additive Technologien stellen für die BMW Group eine der wesentlichen Produktionsmethoden der Zukunft mit einem vielversprechenden Potential dar. Mit der Integration additiv gefertigter Bauteile in die Serienproduktion von Rolls-Royce ist uns schon jetzt ein weiterer, wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Einsatz in einer Großserie gelungen. Mittels neuer Technologien werden wir künftig die Produktionszeiten weiter verkürzen können und das Potential werkzeugloser Fertigungsmethoden zunehmend ausschöpfen“, so Udo Hänle, Bereichsleiter für Produktionsstrategie und technische Integration bei BMW.

Video: Der Rolls-Royce Phantom

Prototyping mit 3D-Druck

Nach wie vor nutzen viele Unternehmen im Maschinenbau die diversen Methoden der Additiven Fertigung für das schnelle und kostengünstige Erstellen von Prototypen. So zum Beispiel Hansgrohe. Der Armaturen-Riese aus dem Kinzigtal hat in Schiltach die gesamte Konstruktionsabteilung, die Forschung und Entwicklung sowie der umfangreiche Musterbau untergebracht.

Jochen Armbruster gehört zur F & E Abteilung und leitet den Bereich CA-Tools und Prototyping. Hansgrohe unterhält am Standort einen eigenen Musterbau mit einem Pool an CNC-Maschinen, diversen Rapid-Prototyping-Verfahren und 3D-Druckern.

Darüber hinaus bestehen enge Verbindungen zu umliegenden Fertigungswerkstätten im Bereich Spritzguss, Formen-, Werkzeug- und Prototypenbau.

Jochen Armbruster erklärt: „Wir stellen im Jahr zirka 30.000 Prototypen her. Von Grundkörpern über Handgriffe bis hin zu Innen- und Ventilbauteilen. Bedingt durch den Schwerpunkt Sanitär hat der Großteil der Musterteile den typischen Chrom- oder Edelstahllook.“ Prototyping in dieser größenordung ist für Hansgrohe alleine nicht zu schaffen, daher arbeitet das Unternehmen mit den Spezialisten von Proto Labs zusammen. Armbruster: "Während wir in unserem konventionellen Musterbau bei Chromoberflächen einen personalintensiven Arbeitsprozess zurückgreifen müssten, können wir die Prototypen bei Proto Labs bestellen und haben sie in wenigen Tagen vorliegen. Einfacher und schneller geht es kaum."

9. Deutscher Maschinenbau-Gipfel

Der Maschinenbau gilt als die Leitbranche und das Aushängeschild der deutschen Industrie. Doch auch die starke Branche bleibt von geopolitischen Ereignissen Protektionismus, Brexit oder länderübergreifenden Spannungen nicht unbehelligt.

Auf dem 9. Maschinenbau-Gipfel in Berlin erfahren Sie, was Branchen-Experten zu den Themen denken – und welche Tipps sie für Sie haben. Wir haben die Antworten auf Ihre Fragen.

Hier erfahren Sie mehr zum Maschinenbau-Gipfel und können sich anmelden.