Session 04 – Additive Fertigung in der Produktion
Die Session zum Thema Additive Fertigung setzte sich aus zwei Beiträgen zusammen:
04a – Additive Fertigung in der Produktion
Impulsgeber
Prof. Dr. Henning Ahlers
Zusammenfassung
Im Rahmen von Fertigungsverfahren sei generell zu prüfen, ob diese effiziente und wirtschaftliche Fertigung in Unternehmen Anwendung finden können. Von Vorteil sind insbesondere folgende Aspekte: Kundenanforderungen werden durch die form- und stückzahlflexible Fertigung besser erfüllt, es entstehen geringere Fertigungskosten durch die Einsparung von Ressourcen und der Lager- sowie Logistikaufwand wird reduziert. Auf der anderen Seite sind additive Fertigungsverfahren auch mit gewissen Hemmnissen und Herausforderungen verbunden. So sind beispielsweise die Kosten für Materialien hoch (besonders im Metallbereich) oder es fehlen Kenntnisse über Prozesse, Konstruktionsmöglichkeiten und Anwendungsfälle. Fehlende Kenntnisse werden auch im Zuge der Vielzahl an Verfahrensarten deutlich, die sich grundsätzlich auch aufgrund der Ausgangsressourcen differenzieren. Stereolithographie (Photopolymerisation), Binder Jetting (Verkleben) und Selektives Lasersintern (Sintern/Verschmelzen) seien dabei nur einige Beispiele. Auch die Produktionsdauer dürfe nicht unterschätzt werden, denn je nach Verfahrensart, Geometrie sowie Produktgröße – also den Eigenschaften – könne diese mehrere Tage andauern.
Im internationalen Vergleich lässt sich der deutsche Mittelstand bei der additiven Fertigung, hinter Spanien und den Niederlanden, im oberen Bereich einordnen. Im Anschluss an seinen Beitrag verwies Prof. Dr. Ahlers auf die Angebote der Initiative, die KMU kostenfrei in Anspruch nehmen können und zu denen u.a. Beratungen und Projektbegleitungen zählen.
04b – Innovative Metalldrucktechnik im Schiffbau durch 3D-Druck
Impulsgeber
Cedric Eckert
Die Firma ist seit 30 Jahren in Lemwerder ansässig und hat 12 Beschäftigte. Sie tritt als Partner des regionalen und überregionalen Schiff- und Maschinenbaus auf. Gefertigte Bauteile sind tonnenschwere Bauteile sämtlicher Losgrößen und nach Kundenwunsch gefertigte Bauteile und Baugruppen, die bezüglich des Designs, geometrischer Abmessungen und zu verwendender Werkstoffe variieren.
Der innovative Ansatz der Firma besteht darin Schiffbauteile, die zwar großflächig aber nicht großvolumig sind, additiv mittels drahtbasiertem Lichtbogen-Auftragschweißen zu fertigen (Metall 3D-Druck) und so die Zerspan-Raten deutlich zu reduzieren. So wird einerseits Material, Energie und Bearbeitungs-Zeit gespart, andererseits ergeben sich für die Schiffskonstruktion neue Freiheitsgrade. Dafür wurde eine Maschine entwickelt, die computergesteuert einen MIG/MAG-Schweißbrenner über eine Grundplatte führt und dabei Material über einen Lichtbogen aufträgt. So entsteht Lage für Lage das zuvor am Computer konstruierte oder über einen 3D-Scanner digitalisierte Bauteil. Es können sämtliche als Draht verfügbare Materialien wie Aluminium, Edelstähle und andere Legierungen gedruckt werden. Langfristig wird das Ziel verfolgt, dieses Verfahren in eine durchgehend digitale Prozesskette zu integrieren.
Zusammenfassung
Cedric Eckert berichtete aus dem eigenen geförderten Forschungsprojekt im Bereich der 3D-Metalldrucktechnik im Schiffbau. Das Unternehmen EcMa Tec aus Lemwerder beschäftigt u.a. Zerspanungsmechaniker, Schiffs- sowie Metallbauer und produziert schwerpunktmäßig Scharnierbauteile zum Öffnen und Schließen von Klappen im Schiffsbereich als auch Fenstern in verschiedenen Stückzahlen. Die Grundfunktionen seien dabei immer gleich, wohingegen sich das Design unterscheidet. Vor diesem Hintergrund war eine Herausforderung des Unternehmens, dass die Werkzeuge im Produktionsprozess einer ständigen Beschädigung unterlagen, wodurch ein hoher Kostenaufwand entstand. Zusätzlich wurden große, unwirtschaftliche Restmengen generiert. Ausgehend von diesen Herausforderungen wurde durch Netzwerkarbeit eine computergesteuerte Schweißzelle entwickelt, die mit einem durch eine Schweißstromquelle erzeugten Lichtbogen arbeitet. Vorteil dieser neuen, innovativen Verfahrensart für den zertifizierten Schweißfachbetrieb ist, dass Losgrößen 1 bis hin zu Stückzahlen in zweistelliger Größenordnung problemlos bei gleichbleibender Qualität produziert werden können. Zusätzlich habe sich durch die Einlagerung der formlosen Vorprodukte die Lagerhaltung verbessert. Finanziell flankiert wurde das Kooperationsprojekt durch die Förderrichtlinie Niedrigschwellige Innovationsförderung für KMU und Handwerk. Anhand dieses Praxisbeispiels wurde sehr gut veranschaulicht, dass auch innovative Entwicklungen von geringer Tragweite – also keine „Raketentechnik“ – sehr lukrativ und interessant für KMU sein können.
