Leben in 3D: Additive Manufacturing
Herzschrittmacher, Luftröhren, Teile für Kampfjets, aufblasbare Blumen, Schuheinlagen oder Puppen basierend auf Fotos sind nur einige der Dinge, die mit innovativer 3D-Technik gedruckt werden können. Noch sind viele dieser Entwicklungen Ausnahmen, aber für Konstruktion und Fertigung könnte es eine Revolution bedeuten.
Die Idee, mit einem Drucker dreidimensionale, physische Elemente zu produzieren klingt wie Science-Fiction, aber die Technologie – bekannt als additives Herstellungsverfahren (Additive Manufacturing, AM) – wird zunehmend Alltag. Der Markt für AM- und 3D-Technologie wächst seit 2012 jährlich um rund 30 Prozent; ebenso die Anzahl der 3D-und AM-Maschinen hat sich im Vergleich zum Vorjahr verzehnfacht (Wohlers Benchmark Report).
Die Technologie wurde als Rapid Prototyping erstmalig in den 80er Jahren zur Produktion von Plastikteilen angewandt. Dabei verarbeiteten 3D-Druckmaschinen in wenigen Stunden 3D-CAD- Zeichnungen (Computer Aided Design, CAD) und produzierten die gewünschten Teile Schicht für Schicht mit einem photoreaktiven flüssigen Polymer, das von einem UV-Laser gehärtet wurde. So konnten auch Prothesen, In-Ear-Hörgeräte oder Implantate hergestellt werden. In den letzten Jahren hat sich dieses Vorgehen zu einer echten Alternative herkömmlicher Herstellungsverfahren wie Spritzguss oder Zerspanung entwickelt.
Vorteile gegenüber konventionellen Herstellungsverfahren
Die Dauer des Fertigungszyklus‘ reduziert sich ebenso wie Materialmenge und Abfall bei gleichzeitig größerer Flexibilität in der Gestaltung. „Instead of buying a kilogram of metal and removing up to 90 per cent (machining), with AM you use only the materials you need and you don’t have to buy an expensive block of material,” erklärt Yannick Cadoret, Experte für Corporate Engineering bei Thales.
AM befreit Designer und Ingenieure von bisherigen herstellungsbedingten Beschränkungen, sodass auch komplexe Teile relativ leicht hergestellt werden können. Modifizierte Teile können mit dem 3D-CAD-Modell nicht nur zu einem Bruchteil der Kosten hergestellt, sondern auch optimiert werden: einfach einen neuen Entwurf speichern und drucken. So können auch kleine Kunststoffteile mit immer komplexeren Strukturen oder wichtigen mechanischen Eigenschaften geliefert werden. Derzeit wird AM häufig in der Medizin, Automobil- und Luftfahrtindustrie genutzt.
Innovationstreiber
Thales ist führendes Mitglied eines europäischen Konsortiums, das Europas Luftfahrtindustrie in das Zentrum der AM-Revolution rücken will. Das Additive Manufacturing Aiming Towards Zero Waste and Efficient Production of High-Tech Metal Products (AMAZE) Konsortium ist eine Gruppe von 28 Mitgliedern, darunter Airbus Group, AVIO, BAE Systems und Volvo, die sich zur gemeinsamen Förderung von AM verpflichtet hat, um die umfassenden Möglichkeiten dieser Technologie zu nutzen.