Status Quo: Additive Fertigung alias 3D-Druck in der deutschen Industrie

Die auch profan 3D-Druck genannte additive Fertigung findet viele Einsatzgebiete, so etwa in der Zahntechnik und sogar schon beim Hausbau. Die Medienmarke Industry of Things hat eine Marktstudie zur Entwicklung und Nutzung der Verfahren in der Industrieproduktion durchgeführt.

3D-Druck ist für High-end-Hersteller fast ein Unwort. Sie sprechen von additiver Fertigung oder Additive Manufacturing (AM), wenn es darum geht, Prototypen oder sogar fertige Bauteile aus dem Pulverbett oder aus der „Düse“ entstehen zu lassen.

Industriell genutzte Verfahren im Überblick

Es gibt verschiedene AM- oder 3D-Druck-Verfahren. Die einfachsten und günstigsten 3D-Drucker, die es schon als Bausätze für unter 200 Euro gibt, arbeiten mit Schmelzschichtungsverfahren wie Fused Layer Modeling, Fused Deposition Modeling oder Fused Filament Fabrication (FLM, FDM und FFF).

Industriell genutzte additive Verfahren, die auch Stahl und Titan verarbeiten können, sind weit teurer; die Preise für entsprechende Geräte oder Maschinen können in die Millionen gehen.

Bei all diesen industriellen Verfahren entsteht die Form nicht per Fräsen oder Spritzguss, sondern aus einem Pulverbett mit winzig kleinen Körnchen des gewünschten Materials. Sintern heißt, das Material im Pulverbett bis fast an den Schmelzpunkt bringen, beim Binder Jetting wird es verklebt. Hinzu kommen weitere High-end-Verfahren wie das unter anderem von HP verfolgte Material Jetting oder Multi Jet Fusion für Acryl und Hochleistungskunststoffe und die Polygrafie, auch PolyJet genannt, die neben Photopolymeren auch Schwermetalle verarbeiten kann. So viel zu den wichtigsten industriell genutzten Verfahren, bevor es nun zu der eigentlichen Marktstudie von Industry of Things kommt:

Der AM-Markt wächst und wächst

Wie Industry of Things im Beitrag zur Studie einleitet, ist der AM-Markt auf einem kontinuierlichen Wachstumskurs. Die jährlichen Wachstumsprognosen reichen von 17 Prozent (laut Additive Manufacturing Trend Report) bis 22 Prozent (laut Allied Market Research). Als Marktteilnehmer identifiziert die Studie, die sich auf Deutschland konzentriert, die Hersteller von Anlagen und Werkstoffen, AM-Dienstleister und Anwender. Ziel der Studie war es, Trends aus Sicht der Anwenderbranchen darzustellen. Befragt haben die Macher der Studie dazu 453 Unternehmen aus der Medizintechnik, der Automobilindustrie, dem Maschinenbau, der Elektronikbranche und aus dem Bereich Automatisierung. Alle fünf Branchen haben bekundet, die additive Fertigung als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien künftig intensiver nutzen und neue Anwendungen erschließen zu wollen. Im Folgenden sind die Schwerpunkte, die die Teilnehmer der fünf Branchen im Blick haben:

Fünf Branchen und ihre obersten Interessen

Automobilhersteller und -zulieferer setzen den Fokus vor allem auf Prototypen, in Kleinserien, für den Rennsport etwa und für die Individualisierung von Fahrzeugen, aber auch auf fertige Bauteile bei der additiven Fertigung.

In der Medizintechnik geht es vorranging um häufig individualisierte Serienprodukte beziehungsweise Klein- und Mittelserien. Aber auch für Prothesen und Orthesen (orthopädische Hilfsmittel) ist die AM-Fertigung gut geeignet und oft im Einsatz. Die Einhaltung von Normen ist hier aber oft eine Herausforderung.

Im Maschinenbau lassen sich mit AM passgenaue Bauteile mit komplexen Strukturen und Geometrien realisieren, wobei der Anteil von Bauteilen aus Metall besonders stark zunimmt. Im Fokus stehen hier neben neuen Bauteilen auch Prototypen. 40 Prozent der befragten Unternehmen stellen per 3D-Druck schon Ersatzteile her, 30 Prozent Bauteile für bestehende Baureihen, ein Bereich, der den Prognosen nach sehr stark wächst.

In der Elektronikindustrie geht es bei AM vor allem um die Herstellung von Prototypen. Die Unternehmen der Branche sehen in AM vor allem den Vorteil schnellerer Designzyklen. Der Anteil der Eigenfertigung ist hier mit 56 Prozent der höchste unter den fünf abgefragten Branchen.

In der Automatisierungstechnik stehen auch Prototypen im Vordergrund des Interesses. Die Branchenunternehmen gehen aber davon aus, dass die additive Bauteil- und Ersatzteilfertigung künftig stark zunehmen wird.

Externe Berater und Dienstleister ganz wichtig

Externe Berater und Dienstleister sind sehr gefragt im Bereich Additive Manufacturing. Fast 60 Prozent der von Industry of Things befragten Unternehmen binden externe Berater ein, am häufigsten Maschinenbauer. Der Anteil der Unternehmen, die Bauteile per 3D Druck selbst herstellen, liegt aber auch bei 44 Prozent. Ganz wichtig sind neben der eigentlichen additiven Fertigung aber auch das Prototyping und entsprechende Software-Produkte. Zu den Herstellern, die bei 3D-CAD-Software herausragen, gehören Autodesk, Dassault Systèmes (mit Solidworks und Catia V5), die Siemens-Tochter Solid Edge und ZWSoft.

Der Industrielösungsspezialist Actemium, so wie Axians eine Tochtergesellschaft von VINCI Energies und dem französischen Bauriesen VINCI, hat in einer großen Produktionsanlage von ArcelorMittal Gent in Belgien defekte Ersatzteile einfach durch additives Fertigen neuer ausgetauscht. Zum Einsatz kam dabei eine Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) genannte AM-Technologie, die sich vor allem auch für die Herstellung von Einzelstücken und Miniserien eignet. Dabei kann WAAM mehrere Kilo Material pro Stunde verarbeiten, was die Kosten für Ersatzteile deutlich senkt.

Quelle Titelbild: AdobeStock / Pixel_B