Die besten 3D-Druck Anwendungen im Kontext der Automobilbranche
Es wird erwartet, dass der 3D-Druck in der Automobilindustrie in den nächsten 3 Jahren einen Marktwert von 2,5 Milliarden Dollar erreichen wird. (Quelle: Zentrum für Automobilforschung)
Die gebräuchlichsten Anwendungen der additiven Fertigung in der Automobilindustrie sind immer noch das Prototyping, der Werkzeug- und Vorrichtungsbau sowie die Herstellung von Schablonen. Die letzten zwei Jahrzehnte haben allerdings grosse Fortschritte in Gang gesetzt, und die additive Fertigung in der Automobilindustrie geht zwischenzeitlich über diese genannten Anwendungen hinaus.
Im Folgenden seien einige Beispiele aufgezeigt mit Blick auf marktbestimmende Automobilhersteller, die additive Fertigung zum Einsatz bringen: ihre Bemühungen, Zielsetzungen sowie ihre innovativsten Anwendungen.
Ford Motor Company
Wussten Sie, dass Ford den dritten 3D-Drucker gekauft hat, der jemals hergestellt wurde?
Das war 1988. Seitdem hat sich allerhand getan. 45 Millionen Dollar hat Ford in sein Advanced Manufacturing Center investiert, das sich der Entwicklung der digitalen Transformation widmet sowie der Integration von 3D-Druck und anderen Industrie 4.0-Technologien in die Production Lines.
Anfang dieses Jahres hat Ford Performance, die High-Performance-Abteilung der Ford Motor Company, das angeblich größte 3D-gedruckte Metallteil in der Geschichte der Automobilindustrie gedruckt. Das Aluminium Manifold Inlet ist eine komplexe, stegförmige Struktur, die mit herkömmlichen Methoden unmöglich umzusetzen war. Es dauerte fünf Tage, um den Verteiler zu drucken, der später in einen 1977er Ford F-150 Hoonitruck eingebaut wurde, der dem bekannten Rallyefahrer Ken Block gehörte.
Ford Performance
Was langfristige Ziele anbelangt, so verspricht Ford, dass es den 3D-Druck in Zukunft in vielerlei Hinsicht integrieren und die additive Fertigung möglicherweise zu einem integralen Fertigungsverfahren ausbauen wird.
BMW
BMW ist einer der frühen Anwender der additiven Fertigung, der seit einigen Jahren mit der Technologie experimentiert. 2010 hatte das Unternehmen bereits die Marke von einer Million 3D-gedruckter Teile überschritten. Für die Massenproduktion strebt BMW die Herstellung von 50.000 Komponenten pro Jahr sowie 10.000 einzelnen Ersatzteilen an.
BMW hat mehrere Erfolgsgeschichten bei der Implementierung von gedruckten Metallteilen in seine Fahrzeuge vorzuweisen. So hatte sich BMW etwa bei der Herstellung von zwei Teilen des i8 Roadster für 3D-Druck entschieden: bei der Dachhalterung des Cabriolets, die eine einzigartige, komplexe Form hat, die mit herkömmlichen Methoden nur sehr schwer zu fertigen ist, sowie bei der Fensterführungsschiene, die in einer Kapazität von etwa 100 Stück pro Tag produziert wird.
Eine weitere Anwendung der additiven Fertigungstechnologie findet sich bei den Bremsen des neuen BMW M850i Coupé Night Sky Edition. BMW hat den gesamten Bremssattel mit einem Metall-3D-Drucker gedruckt und dabei das elegante Designkonzept und sogar das sichtbare Branding auf dem Teil beibehalten.
Ein kleiner Bonus-Fakt für alle, die schon immer von einem eigenen BMW Sportwagen geträumt haben: BMW stellt die 3D STL-Datei des neuesten Sportwagens auf seiner Website zur Verfügung. Damit können Fahrzeugbesitzer ein maßstabsgetreues BMW MINI Modell kostenlos anpassen und ausdrucken.
Volkswagen
Volkswagen setzt seit einigen Jahren auf den hauseigenen 3D-Druck und hat bis heute fast hundert 3D-Drucker in seinen Werken installiert. Die additive Fertigungstechnologie wird bei Volkswagen vor allem für Anwendungen wie Werkzeugbau, Vorrichtungsbau und Prototyping eingesetzt. Fast die gesamte Werkzeugproduktion wurde umgestellt und basiert heute auf 3D-Druck, wodurch das Unternehmen seitdem jedes Jahr Hunderttausende von Dollar einspart.
Anfang 2019 stellte der Konzern Bugattis größtes Funktionsbauteil aus Titan vor, das mit additiven Fertigungsverfahren hergestellt wurde. Der Acht-Kolben-Monoblock-Bremssattel wurde im damals größten Titan-3D-Drucker der Welt gedruckt, in Zusammenarbeit mit dem deutschen Additive-Manufacturing-Spezialisten Laser Zentrum Nord. Ein großer Meilenstein für den Automobilhersteller, der damit seine Vorreiterrolle in Sachen 3D-Druck und Innovation in der Automobilbranche unter Beweis stellte.
Für 2020-2021 legt Volkswagen den Fokus darauf, die additive Fertigung zu industrialisieren und die Massenproduktion von vollständig sicherheitszertifizierten Metallteilen Realität werden zu lassen. Durch die Partnerschaft mit HP ist Volkswagen der erste Automobilhersteller, der die neueste „HP Metal Jet“-Technologie einsetzt, eine Technologie, die es ermöglicht, Bauteile zu produzieren, ohne dass weitere Werkzeuge entwickelt und hergestellt werden müssen. Dies beschleunigt die Prozesse erheblich und ermöglicht die Herstellung großer Mengen in kurzer Zeit. Volkswagen plant, das Produktionsvolumen auf 50.000 bis 100.000 Funktionsteile pro Jahr zu erhöhen und immer mehr wichtige 3D-gedruckte Teile in seine Fahrzeuge einbauen.
Fazit
Die Automobilindustrie ist die am schnellsten wachsende Branche, die additive Fertigung einsetzt. Nichtsdestotrotz ist es eine der am weitesten fortgeschrittenen Vertical Industries, in der bereits viele Anwendungen im Einsatz sind und der Wettbewerb zwischen den Automobilherstellern sehr ausgeprägt ist.
Die meisten Automobilhersteller investieren nicht nur erheblich in den Versuch, das Potential additiver Fertigung für die künftige Produktion zu quantifizieren, sondern nutzen bereits ihre Vorteile, indem sie die Fertigung von End-Use-Parts auf den 3D-Druck umstellen.
Noch können wir nicht behaupten, dass der 3D-Druck bereits seinen Weg zu einer legitimen Fertigungsmethode im Werkzeugkasten eines jeden Ingenieurs gefunden hat. Aber wir sehen, dass die Automobilindustrie den Weg ebnet, wobei andere Branchen (etwa Luft- und Raumfahrt sowie Maschinenbau) dicht folgen.
Über CASTOR
CASTOR ist ein in Israel ansässiges Softwareunternehmen, das 2017 von Omer Blaier und Elad Schiller gegründet wurde. Beide Unternehmer haben weitreichende Erfahrung im Kontext von Maschinenbau und Softwaretechnik. Das Unternehmen verfolgt die Mission, Hersteller dabei zu unterstützen, die Rentabilität durch den Einsatz von industriellem 3D-Druck zu steigern. 3dCASTOR entwickelt Tools, die der Herausforderung gewachsen sind zu identifizieren, wo, wann und wie 3D-Druck eingesetzt werden kann, um Kosten zu senken. Das Unternehmen wird vom großen Speciality Chemicals Unternehmen Evonik unterstützt und gab kürzlich seine Partnerschaft mit Siemens Digital Industries Software bekannt. Die Produktlinie von CASTOR umfasst auch CASTOR Light, die Basisstufe für AM-Neueinsteiger, sowie CASTOR White Label; eine vollständig gebrandete, maßgeschneiderte Plattform, die Lead Generation Tools zur Verbesserung des AM-Geschäfts bietet.
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