3D-Drucker erobern die Industrie

Schicht für Schicht schmilzt der Laser des 3D-Druckers das Metallpulver. Das Produkt: Keine Spielzeugfigur aus Plastik, sondern hitzebeständige Brennerköpfe für industrielle Gasturbinen, die Temperaturen um die 1000 Grad Stand halten. Der Industriekonzern Siemens nutzt 3D-Druck inzwischen, um die 18 Millimeter dicken Verschleißteile an seinen Turbinen schneller zu erneuern. Die Reparaturzeit des Bauteils reduziert sich drastisch - von 44 auf 4 Wochen.

Siemens ist nur ein Beispiel. Bis zu zehn Prozent der 3D-Druck-Bauteile sind inzwischen aus Metall - mit steigender Tendenz, schätzt Rainer Gebhardt vom Branchenverband der Maschinenbauer VDMA. "Additive Manufacturing" nennt die Industrie das Verfahren, auch um sich von dem Hype-Thema 3D-Druck abzuheben. "Das Interesse ist sehr groß", sagt Gebhardt. "Umsatzschätzungen gehen von 2,5 bis 3,5 Milliarden Euro aus." Ein Wachstum von 25 Prozent sei realistisch. Luftfahrtindustrie und Medizintechnik nehmen eine Vorreiterrolle ein. Aber auch andere Firmen nutzen das Verfahren.

Neu sind die Verfahren nicht. Der Automatisierungsexperte Festo setzt bereits seit 1995 auf "additive Fertigung". Bislang baut Festo mit Hilfe von 3D-Druckern vorwiegend Prototypen. Inzwischen werden auch Kleinserien gefertigt - zum Beispiel um Schlauchhalter an Maschinen herzustellen. Reif für die Serie? "Selbst wenn man noch größere Stückzahlen mit dieser Technologie produzieren kann, wird der 3D-Druck herkömmliche Fertigungsverfahren nicht ersetzen, sondern ergänzen", sagt eine Sprecherin.

3D-Druck kommt häufig dann zum Einsatz, wenn schnell günstige Teile benötigt werden. Der Autohersteller Daimler beispielsweise fertigt Teile von Motorblöcken in der Entwicklung mit 3D-Druck. An diesen werden Reparaturkonzepte überprüft. In der Serie werde das Verfahren noch nicht eingesetzt, so ein Sprecher. Das werde aber nicht ausgeschlossen. Das US-Startup Local Motors hat in diesem Jahr ein ganzes Auto mit Teilen aus dem 3D-Drucker gefertigt.

Die Firma Aphacam mit Sitz in Schorndorf hat für BMW eine Schablone entwickelt, mit deren Hilfe Typenschilder an den Kofferraumklappen an der richtigen Stelle festgemacht werden können. Die Vorrichtung ist halb so schwer wie das ursprüngliche Werkstück.

Dank des Schichtverfahrens können Strukturen ausgespart werden. Das macht das Verfahren interessant für Leichtbau. Die Firma Renishaw hat beim Design-Wettbewerb "Formula Student" geholfen, Teile für einen Rennwagen zu konstruieren. "Bei Radträgern konnten wir das Gewicht um die Hälfte reduzieren", sagt Renishaw-Geschäftsführer Rainer Lotz. Mit Hilfe von 3D-Druck können innenliegende Hohlräume konstruiert werden, wo bei einem von außen geformten Werkstück normalerweise Material wäre. Damit wird es zum Beispiel möglich um eine Ecke zu bohren.

Weil da Verfahren schnell und individuell ist, lassen sich die Kosten für Spezialanfertigungen senken. Die Firma Robomotion mit Sitz in Leinfelden-Echterdingen fertigt Spezialmaschinen zum Beispiel für die Lebensmittelindustrie. Ihre Herausforderung: "Die Greifer müssen immer an ein individuelles Produkt angepasst werden", erklärt Geschäftsführer Andreas Wolf. Vor fünf Jahren hat seine Firma mit 3D-Druck begonnen.

"Es hängt von ihrer Vorstellungskraft ab, was sie mit Hilfe eines 3D-Druckers produzieren können" sagt Alphacam-Geschäftsführer Michael Junghanß. Aus den Druckern seiner Firma kamen schon Schuhe, Zahnschienen, aber auch das Modell eines menschlichen Herzens. Ein Ingenieur hat mit ihrer Hilfe von Alphacam eine Papierfliegerkanone mit Faltautomatik gebaut. "Sie können auch Personen und Gesichter drucken", sagt Junghanß.

Beim Hamburger Startup Twinkind beispielsweise kann man kleine Klone von sich selbst anfertigen lassen. Kostenpunkt - je nach Maßstab - zwischen 100 und 700 Euro. Mittlerweile finden sich in vielen Städten entsprechende Angebote (siehe auch 3D-Selfies aus dem Drucker).

Neben hoch belastbaren Kunststoffen werden mit Hilfe des Laser-Sintering-Verfahrens auch verschiedene Metall-Legierungen eingesetzt - wie bei Siemens. Renishaw hat Skulpturen für das Folkestone Triennial Kunstfestvial hergestellt.

Trotzdem gibt es Hindernisse: Einer Umfrage des Marktforschers Gartner zufolge sind die hohen Anfangskosten für die Anschaffung der Drucker noch ein großes Hindernis. Dabei sei die Technologie inzwischen deutlich günstiger, weil Patente ausgelaufen seien, sagt Alphacam-Geschäftsführer Junghanß. Das stärkste Argument für 3D-Druck sind die niedrigeren Kosten im Vergleich zu anderen Verfahren.

VDMA-Experte Gebhardt glaubt trotzdem, dass das Verfahren sich vorerst noch in einer Nische halten wird. "Qualität und Produktionsgeschwindigkeit sind große Hürden", sagt er. Gerade in der Autoindustrie, wo Bauteile exakt gleich und hochpräzise sein müssen, ist das Verfahren noch zu ungenau. (dpa/mje)