30 Jahre Innovationen: Die Vorteile des 3D-Drucks – auch für Metalle

2020 feierten wir den 30-jährigen Geburtstag von Materialise. Unsere Blogserie „30 Jahre Innovation" hebt einige der verschiedenen 3D-Drucktechnologien hervor, die unseren Kunden geholfen haben, ihre Ziele im Lauf der Jahre zu erreichen und zeigt, dass es keine Einheitslösung für den 3D-Druck gibt. Nun ist der Metall-3D-Druck an der Reihe. 

Der 3D-Druck auf Kunststoffbasis war der Ausgangspunkt für Innovatoren der additiven Fertigung (AM), 3D-Druckverfahren für Metalle zu entwickeln. Sobald die Lasersinter-Methode patentiert war, begannen Nutzer, damit zu experimentieren und für verschiedenste Metallpulver anzuwenden. Nach einer mehrjährigen Phase, in der branchenweit ausgiebig geforscht und getestet wurde, wurde der Metall-3D-Druck um das Jahr 2010 herum zu einer zuverlässigen, qualitativ hochwertigen Option.  

Das war der Moment, wo wir bei Materialise Metall AM als neue Technologie in unser Portfolio aufnahmen. Dabei wollten wir unseren Kunden nicht nur reine Druckdienstleistungen mit neuen Materialien anbieten, sondern auch unser internes AM-Fachwissen nutzen, um die Entwicklung der Technologie weiter voranzutreiben.   

Der Reiz des 3D-Drucks von Metall lag auf der Hand. Wie auch bei den Kunststoffen hatten unsere Kunden die Möglichkeit ihre Bauteile schneller als jemals zuvor zu erhalten – und jetzt auch aus wesentlich robusteren Werkstoffen. Anders als bei herkömmlichen Fertigungsmethoden benötigt der 3D-Druck keine aufwendige Herstellung von Formen, es müssen keine Produktionsstraßen konzipiert und gebaut werden. Mit nur einer digitalen Datei kann fast jedes Design innerhalb von maximal zehn Arbeitstagen gedruckt werden. Wieder und wieder mussten wir jedoch feststellen, dass die eingehenden Bestellungen im Prinzip gar nicht wirklich von den Vorteilen der additiven Fertigung profitierten. Mit unserem Know-how und Designfachwissen konnten wir unseren Kunden dabei helfen unerschlossenes Potenzial zu erreichen: Designfreiheit im 3D-Druck, Kostenreduktionen und Risikominimierung, um nur einige zu nennen. 

Mit dem Metall-3D-Druck in unserem Portfolio entschlossen wir uns daher, unsere Kunden dabei zu unterstützen, diese Vorteile auszuschöpfen. Und auch heute noch arbeiten wir an Innovationen, um die Technologie und unsere Metalldienstleistungen voranzutreiben. Motivation unseres Teams ist es, den Metall-3D-Druck nicht nur als eine schnellere Fertigungsalternative sondern als bevorzugte Methode wahrzunehmen. 

Um wahre Spezialisten für Metall AM zu werden, entschlossen wir uns, unsere Dienstleistungen an einen Standort zu erweitern, an dem wir sowohl die Anforderungen unserer Aufträge erfüllen als auch in der Nähe unserer Kunden und anderer Fertigungsmarktführer sein können. Deshalb eröffneten wir 2015 eine dedizierte Metall-3D-Druckanlage in Bremen, Deutschland. So konnten wir kontinuierlich unser Branchenwissen vertiefen – beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, industriellen Automatisierung und Brillen – und unsere Dienstleistungen vorantreiben. 

Sobald die Anlage aufgebaut war, konnten wir einen Service für unsere Kunden anbieten, um die volle Wertschöpfung von Metall AM über die gesamte Produktionskette zu realisieren, vom Design bis zum Finish.  

„Wir bieten einen Service, der Kunden bei jedem Schritt im Metall-3D-Druck unterstützt", erklärt Ingo Uckelmann, Technischer Leiter des Metall-3D-Drucks. „Wir haben Expertenteams für Design und Engineering, Zertifizierte Fertigung und Nachbearbeitung, die alle wissen, wie die Technologie am besten anzuwenden ist und wie unsere Kunden am stärksten davon profitieren." 

Anschaulich wird dies anhand einer Erfolgsgeschichte eines Kunden, für den das Team vom Design und Engineering die Konstruktion eines Sauggreifers aus Metall optimierte. Dabei arbeitete das Team eng mit dem Kunden zusammen, um ihr Produktionsteil unter Anwendung der Grundsätze des AM-Designs komplett neu zu gestalten. Aufgrund der Änderungen war das neue Bauteil 94 % leichter, 50 % billiger und leistungsfähiger. 

Außerdem im Fokus für das Team standen Initiativen zur Verbesserung der Qualität und Konsistenz der Technologie – Ziele, die bis heute die Ausrichtung ihrer Arbeit bestimmen. Hierfür wurden interne Prüfverfahren aufgesetzt, mit denen inzwischen Legierungen verlässlicher Qualität garantiert werden können, so wie es für Kunststoffe bereits üblich ist. 

Eines der Projekte, die unsere Anlage in Bremer zur Verbesserung von Metall AM durchgeführt hat, war die Unterscheidung zwischen Standard- und Performance-Metallen. Alle unsere bestehenden Legierungen – Aluminium, Titan, Edelstahl und Inconel – sind nun in diesen zwei Varianten erhältlich, sodass die Zieleigenschaften für unsere Kunden noch vorhersehbarer sind. 

In der Güteklasse „Standard" erhalten Kunden einen Werkstoff mit vielseitigen Eigenschaften, genau so wie man es von Metallprodukten aus anderen Fertigungsmethoden auch erwartet. Die Güteklasse „Performance" ist für Anwendungen ausgelegt, die alle Vorteile des Metall-3D-Drucks voll ausspielen wollen. Sie ist ideal für Projekte, bei denen ein Design speziell für den Metall-3D-Druck erfolgt ist, um organische Formen zu erzeugen, die mit herkömmlicher Fertigung nicht erreicht werden können, oder beispielsweise für die Serienproduktion von funktionsbereiten Bauteilen. 

Bei Materialise arbeiten wir ständig daran, unsere Technologien zu verbessern und die Vorteile des 3D-Druck für immer größere Kundenkreise zu erschließen. Dies gilt auch und ganz besonders für Metall AM. Alle unsere Kunden sollen die Möglichkeit haben, Bauteile leichter und kostengünstiger zu bauen, die volle Designfreiheit umzusetzen und dabei langlebige Metallwerkstoffe zur Verfügung zu haben. Genau dann wird der Metall-3D-Druck zur ersten Wahl für die Fertigung und ist nicht mehr nur eine Option zur schnelleren Produktion. Daher richten wir zum Jahresanfang 2021 unser neues Metall-Kompetenzzentrum am Standort Bremen ein. 

Dieses Zentrum wurde gegründet, um unsere Experten für sowohl die AM-Software als auch die Produktion zusammenzubringen, den 3D-Druck von Metall voranzutreiben und gleichzeitig eine nachhaltige Zukunft zu unterstützen. Hier kann sich das Team jeder ökonomischen oder ökologischen Herausforderung stellen und Lösungen mit den Möglichkeiten des 3D-Metalldrucks entwickeln, um sie zu meistern. Unsere Experten bieten eine einzigartige Kombination aus jahrzehntelanger Erfahrung in den Bereichen 3D-Druck und AM-Softwareentwicklung an, und sind dadurch hervorragend positioniert, um die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit dieser Technologie zu optimieren. 

Die dem Metall-Kompetenzzentrum angegliederte Produktion hat so die Möglichkeit mit unserer neuesten, innovativen Software zu arbeiten. Diese wiederum wird durch das direkte Feedback aus der Produktion immer weiter verbessert. Im schnellen Zyklus von Feedback und Entwicklung kann das Team des Metall-Kompetenzzentrums die besten Dienstleistungen für unsere Kunden erbringen. 

„Hier im Metall-Kompetenzzentrum in Bremen werden die Technologien von morgen entwickelt", erläutert Ingo Uckelmann. „Metall AM soll einfacher, leichter zugänglich und auch erschwinglicher werden. Wir wollen dafür sorgen, dass es sich um eine realisierbare Technologie handelt, auf die Unternehmen als erstes für ihre Bauteile aus Metall zurückgreifen werden." 

Durch Prozessanalyse und anschließendem Fine-Tuning der Metall-AM-Software und -Workflows konnten viele Aufgaben effektiv automatisiert werden, was zu kürzeren Vorlaufzeiten und Kostenreduktionen geführt hat. Verbesserung der Technologie durch Automatisierung und Design für Metall AM hilft unseren Kunden, mit ihren Metallteilen die nächste Stufe zu erreichen und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten. In der Serienfertigung arbeiten wir mit den Kunden gemeinsam an individuellen Lösungen und optimierten Bauteilgeometrien für den Metall-3D-Druck – und das alles innerhalb der von den Kunden vorgegebenen Rahmenvorstellungen bezüglich Zeit, Kosten und Qualität.