Insgesamt fünf Unternehmen und zwei Forschungsinstitute haben sich im Rahmen einer Förderinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem 3D-Druck in der Automobilindustrie beschäftigt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Integration des pulvermetallurgische Verfahrens für die generative Fertigung die Kosten der Serienfertigung deutlich senken könnte. Am Projekt beteiligt sind namhafte Unternehmen und Forschungseinrichtungen wie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Fraunhofer ILT, die Daimler AG und TRUMPF.

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Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt im Rahmen der Förderinitiative „Photonic Process Chains“ mehrere Projekte. Im Forschungsprojekt „Integration additiver Fertigungsprozesse in der Automobilserienfertigung – AutoAdd“, der von Daimler AG koordiniert wird, sind die Projektpartner laut einer Pressemitteilung vom Fraunhofer ILT zu wichtigen Ergebnissen gekommen.

So könnten die Stückkosten in der automobilen Serienfertigung durch Integration des Metalllaser-Pulverbett-Schmelzverfahrens (kurz LPBF oder auch DMLS) deutlich gesenkt werden. Die Daimler AG hat bereits letztes Jahr die Großserienfertigung mit 3D-Druckern geplant und nutzte bisher 3D-Drucker zur Herstellung von Ersatzteilen.

Hybride Prozesskette ermöglicht Senkung der Stückkosten

Das BMBF hat bereits mehrere Projekte zur Herstellung individualisierter und komplexer Produkte gefördert, bei denen es auf eine intelligente Verknüpfung von photonenbasierten Fertigungsprozessen ankommt. Das Ziel ist es, hybride und flexible Fertigungsentwürfe zu schaffen, um diese für Produktionszwecke verwenden zu können. Die Förderinitiative umfasst insgesamt 14 gemeinsame Projekte, die von 2015 bis Mitte 2018 dauerten. Innerhalb von nur drei Jahren hat es AutoAdd geschafft, die Verwendung des 3D-Drucks in der Automobilindustrie zu erleichtern.

Neben Daimler und AutoAdd zählen auch Netfabb GmbH, TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH (Trumpf), Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Fraunhofer ILT (Fraunhofer) zu den Projektpartnern. Gemeinsam arbeiteten sie an der Senkung der Stückkosten in der Automobilindustrie, indem sie eine hybride Prozesskette entwickelten. Dadurch wurden die notwendigen Anforderungen für die neue additive Prozesskette definiert.

3D-gedruckte Objekte
Die modulare Systemarchitektur ermöglicht die Verwendung mehrerer Strahlquellen und eines „austauschbaren Zylinderprinzips“ (Bild © Fraunhofer ILT).

Additive Massenfertigung dank modularer Systemarchitektur

Die modulare Systemarchitektur ermöglicht die Verwendung mehrerer Strahlquellen und eines „austauschbaren Zylinderprinzips“. Die Projektpartner erstellten auch einige automatisierbare Nachbearbeitungskonzepte, wie zum Beispiel das Entfernen von Unterstützungsstrukturen. Laut dem Fraunhofer ILT, haben die Ingenieure des wbk Institut für Produktionstechnik eine konventionelle Prozesskette entwickelt, in der verschiedene LPBF-Anlagenkonzepte entworfen wurden. Anhand Benchmark- und Kostenanalysen konnten die neuen Ansätze aus wirtschaftlicher und technischer Sicht mit den bisherigen verglichen werden.

Das Projekt ergab viele nützliche Inhalte und hat auch im akademischen Bereich für viele positive Effekte gesorgt. So ist viel nützliches Wissen entstanden, das in Zukunft auch für Vorlesungen verwendet werden kann. Aufgrund der Ergebnisse des AutoAdd Projekts wird nächstes Jahr ein neues Projekt gestartet, das sich auf die Linienintegration des 3D-Drucks konzentriert, um die additive Prozesskette zu implementieren. Die gemeinsamen Ergebnisse sind beeindruckend und deuten darauf hin, dass eine additive Massenfertigung tatsächlich möglich ist. Die gesamte Prozesskette kann so automatisiert werden, dass sie kostengünstiger und effizienter wird.

Prozesskette, mehrere 3D-Drucker
Hybride Prozesskette ermöglicht Senkung der Stückkosten (Bild © TRUMPF).

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