Anlagenbau & Prozesstechnik

Potential zum Paradigmenwechsel

Additive Fertigung in der Prozessindustrie: Spielerei oder „Game Changer“?

04.09.2015 -

Was man mit 3D-Druck so alles machen kann… z. B. sich selbst als Actionfigur drucken, eine (noch ziemlich rudimentäre) Hand-Prothese herstellen oder essbare Kunstwerke aus Ziegenkäse produzieren. Der Fantasie sind kaum Grenzen gesetzt. Das gilt auch für Apparate- und Anlagenbauer – der Traum von der maßgeschneiderten Anlage rückt ein gutes Stück näher. Im Labor druckt sich schon heute mancher Wissenschaftler seine Wunschapparatur „mal eben“ selbst.

Die Technologien, die dafür zur Verfügung stehen, sind vielfältig: Gedruckt wird bspw. mit Kunststoffen, Silikon, Aluminium oder Stahl. Je nach Material können unterschiedlichste Verfahren zum Einsatz kommen, vom Lasersintern oder Laserschmelzen über Pulverkleben, bei dem der feingemahlene Werkstoff mit Harzen oder Polymeren vermischt wird, bis zum 3D-Druck mit Photopolymeren. Aus den verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten ergibt sich eine schier unüberschaubare Vielfalt an Methoden, mit denen die unterschiedlichsten Anforderungen erfüllt werden können.
Auch in der Prozessindustrie beflügeln die neuen Technologien die Fantasie: Statt Ersatzteile zu produzieren und im Container oder per Luftfracht um die halbe Welt zu schicken, könnten zukünftig einfach die Daten an den Drucker gesendet werden, der dann vor Ort das benötigte Teil in kürzester Zeit passgenau „ausspuckt“. Und wenn es eine Apparatur mit den gewünschten Spezifikationen nicht auf dem Markt gibt, wird sie eben berechnet und selbst gedruckt. Spezialanfertigungen und kleine Losgrößen spielen keine Rolle mehr, Werkzeuge und Formen werden überflüssig, und Material kann auch noch gespart werden.

Komplettes Umdenken erforderlich
“Additive Manufacturing (AM) bündelt eine Reihe faszinierender Fertigungsmethoden mit hohen Potenzialen gerade in der Prozess- und Reaktionstechnik, die zu heben ein komplettes Umdenken konventioneller Konstruktions- und Herstellungsprinzipien erfordert“, sagt auch Christoph Kiener von Siemens. Und Bernd Heinrich, Innocast, prognostiziert: „Abhängig von der Anlagenentwicklung der nächsten
5 -10 Jahren, werden additive Technologien als fester Bestandteil, auch der Serienproduktion, eingeführt werden.” Beispiele dafür kennt man unter anderem bei EOS, deren Systeme bei GE Treibstoffeinspritzdüsen fertigen. Christian Seidel vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Augsburg erwartet, dass die hohen Wachstumsraten der Branche auch in der nahen Zukunft erhalten bleiben, wenn sich die Verfahren den Weg von der Nische in die Produktion bahnen.
Trotzdem warnen erste Stimmen schon vor einem Hype. Denn ganz bruchlos lassen sich die neuen Methoden nicht in die althergebrachten Abläufe integrieren. Vor allem die Frage nach Standards und der Qualitäts­sicherung muss beim Übergang vom Prototyp zur Serie beantwortet werden – insbesondere, wenn es um sicherheitsrelevante Bau­teile wie bspw. Berstscheiben geht. Doch auch der Entwicklungsprozess selbst muss angepasst werden. Marcus Felsch vom Erfinder des 3D-Drucks, 3D Systems, meint: “Metall Additive Manufacturing ist nur da sinnvoll und gewinnbringend einsetzbar, wo schon in der Konzeptphase die konstruktiven Freiheitsgrade genutzt werden – dann auch in der Serienfertigung.” Der Pionier der Stereolithographie in Europa, Stephan Kegelmann von Kegelmann Technik, sieht hier auch Lücken in der Ausbildung: „Wer in Zukunft auf dem Markt bestehen will, muss sich darüber bewusst werden, dass das bisher nur ansatzweise gelehrte additive Design ebenso wie entsprechendes Gestaltungs- und Prozesswissen essentielle Größen im Bereich Additive Manufacturing sind.“ Wird die additive Fertigung also doch eher „Game“, Spielerei, bleiben als zum Game Changer werden? Jürgen Schmidt von Materialise rät zum Pragmatismus: „Wir sollten aufhören, nach der einen ‘Killer-Anwendung’ für den 3D-Druck zu suchen, sondern uns stattdessen darauf konzentrieren, wie man echten und sinnvollen Mehrwert für Produkte, Projekte oder sogar ganze Branchen generieren kann.” Und Stefan Tönissen von KEX sieht additive Fertigungsverfahren als Ergänzung zum bestehenden Technologie-Portfolio.

Innovationen brauchen Reibflächen
Dabei befruchten sich verschiedene Branchen gegenseitig: So führen die Vorstellungen der Anwender zu Innovationen nicht nur bei den Druckverfahren, sondern auch im Materialbereich. Umgekehrt lassen sich über den 3D-Druck in der Kleinserie neue Werkstoffe verarbeiten, die völlig neue Einsatzmöglichkeiten eröffnen. Eckard Foltin, Vorsitzender der ProcessNet-Fachgruppe Zukunftsforschung und Innovationsmanagement, sieht in der additiven Fertigung deshalb einen Impulsgeber, der die Prozesstechnik grundlegend verändern wird: “Durch die Möglichkeiten zur Individualisierung von Bauteilen hat die Additive Fertigung auch das Potential zum Paradigmenwechsel in der Prozesstechnik. Innovationen brauchen Reibflächen – sie entstehen meistens an den Randbereichen und Schnittstellen von unterschiedlichen Disziplinen. Um neue Wege zu gehen ist es notwendig, die Perspektive zu wechseln, neue Fragen zu stellen und offen zu sein für neue Technologien.”

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