Additives Denken Der 3D-Druck ist kein Selbstläufer

Autor / Redakteur: Nikolaus Mroncz* / Stefan Guggenberger

Immer mehr Anwender setzen bei er industriellen Fertigung auf 3D-Druck. Viele Unternehmen sparen jedoch an der falschen Stelle, wodurch wichtiges Know-how bei der Umsetzung von AM fehlt.

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Beim 3D-Druck müssen selbst erfahrene Fertiger noch einmal die Schulbank drücken, um die ganz eigenen Regeln der additven Fertigun zu lernen.
Beim 3D-Druck müssen selbst erfahrene Fertiger noch einmal die Schulbank drücken, um die ganz eigenen Regeln der additven Fertigun zu lernen.
(Bild: gemeinfrei // unsplash)

Der 3D-Druck bietet die Möglichkeit, völlig neue Bauteile zu produzieren. Additiv lassen sich inzwischen selbst hochkomplexe Produkte erzeugen, bei denen traditionelle Herstellungsverfahren an physikalische Grenzen stoßen. Kein Wunder, dass immer mehr Firmen in der additiven Produktion eine wichtige Ergänzung ihrer Fertigungskapazitäten sehen. Doch wenn es an die Umsetzung solcher Pläne geht, tauchen oft unerwartete Schwierigkeiten auf. Es genügt nämlich nicht, sich einen teuren 3D-Drucker anzuschaffen und auf Anwendungsfälle zu warten. Die additive Produktion ist kein Selbstläufer.

Additive Fertigung funktioniert vielmehr nach völlig anderen Regeln als traditionelle Technologien wie Spritzguss oder CNC-Metallbearbeitung. Das aber wissen leider noch zu wenige Unternehmer. Im Netzwerk unserer Produktionsplattform Xometry Europe arbeiten mehr als 2000 Lieferanten. Sie fertigen Bauteile in einem halben Dutzend additiver Methoden. Daher verfügen wir über einen breiten Markteinblick und haben viele Erfahrung zu der Thematik gesammelt.

Oft fehlt das Expertenwissen

Wer den 3D-Druck wirklich professionell in seine Abläufe integriert, kann ohne Zweifel große Vorteile erzielen. Allerdings gilt hier noch viel mehr als für die bekannten Produktionsmethoden: Man muss sich wirklich gut damit auskennen, um keine kostspieligen Fehlschläge zu erleben. Es kommt sogar vor, dass enttäuschte Anwender eine teure 3D-Maschine zurückgeben wollen. Sie waren einfach nicht in der Lage, damit die tollen Teile zu produzieren, die sie vorab in den Prospekten gesehen hatten. Doch bei solchen Schwierigkeiten sind selten die Maschinen das Problem. Es fehlt vielmehr am Expertenwissen der Anwender.

Nur mit tiefen Kenntnissen über die Gesetzmäßigkeiten und Anforderungen der additiven Produktion kann ein guter 3D-Drucker so bedient werden, dass er sein ganzes Potenzial ausschöpft. Kaum bekannt ist außerdem: Die additive Fertigung benötigt ein spezielles Design nach eigenen Regeln. Schon bei der Entwicklung der Bauteile entscheidet sich, welchen wirtschaftlichen Wert der 3D-Drucker für ein Unternehmen generieren wird. Leider sparen viele Firmen an den falschen Stellen und erleben dann Enttäuschungen.

3D-Spezialisten sind noch selten

So werden beim Start der neuen Produktionsmethode selten ausgewiesene 3D-Spezialisten eingestellt. Ein Grund mag sein, dass es zu wenige Fachleute am Markt gibt. Offenbar sehen viele Manager die Notwendigkeit für solche Experten aber auch gar nicht ein. Und so entwickeln dann oft Designer additiv produzierte Teile, die bislang im Spritzguss gearbeitet haben. Doch für beide Produktionsarten existieren ganz unterschiedliche Anforderungen.

Das beginnt bei der Wartung der 3D-Drucker. Sie müssen besonders sorgfältig gereinigt und kalibriert werden. Auch muss stets die aktuellste Software installiert sein. Solche Aufgaben sollten Mitarbeiter mit speziellen Kenntnissen übernehmen. Geschieht das nicht, leiden die Maschinen und es werden möglicherweise teure Ersatzteile fällig.

Schon beim Design gelten andere Gesetze

Der 3D-Druck hat seine ganz eigenen Gesetze. Das ist der Grund für seinen Erfolg: In diesem Verfahren werden komplexe Strukturen möglich, die anders gar nicht denkbar sind. Entsprechend muss aber von Beginn an auch anders geplant werden. So ist etwa bei additiven Metallverfahren die Anbindung des Bauteils an eine Grundstruktur entscheidend. Hat der Designer hier einen Fehler gemacht, wird die Hitze schlecht abgeleitet, das ganze Teil ist möglicherweise Ausschuss. Solche Notwendigkeiten haben 'traditionelle' Ingenieure jedoch meist nicht gelernt. Anders als in der Serienfertigung wiederholen sich die Teile beim 3D-Druck nur selten. Als Anwender muss man daher so viele Bauteile produzieren wie möglich. Nur so kommt man in einen wirklichen Lernprozess und erfährt etwas über die Möglichkeiten, aber auch über die Einschränkungen der Technologie.

Ein anderes Beispiel aus unserer täglichen Praxis: Beim Metalldruck enthält das Ausgangsmaterial eine bestimmte Restfeuchte. Ist sie zu hoch, leidet die Fließfähigkeit des fertigen Produkts, das Ergebnis ist mindestens eine unschöne Oberfläche. Es gibt bislang aber kaum Drucker, die vorab die Feuchtigkeit des verwendeten Metallpulvers anzeigen. Dabei wäre es so einfach: Ein simpler Sensor im Pulversilo und ein Display am Drucker genügen für diese Information. Es gibt findige Anwender, die sich eine entsprechende Lösung selbst bauen. Dazu gehört aber ein fundiertes Wissen um die Abläufe im additiven Verfahren.

Einsteiger brauchen häufig ein Jahr Lernzeit

Einige Hersteller von 3D-Druckern bieten den Käufern einen Komplettservice an: Implementierung der Maschine, Einführung und Anlernen der Mitarbeiter. Solche Dienste kosten allerdings bis zu 100.000 Euro – zu viel für die meisten mittelständischen Unternehmen, die mit dem Verfahren starten wollen. Es gibt inzwischen kleinere Dienstleister, die eine Beratung im günstigeren Rahmen anbieten. Häufig stammen deren Mitarbeiter aber nicht aus der Praxis, sondern haben sich ihr 3D-Wissen theoretisch angeeignet. Der Nutzen für die Anwender ist dann begrenzt. Der dritte Weg für kleinere Firmen: Sie investieren die nötige Zeit, um ihren neuen 3D-Drucker wirklich gut kennenzulernen. Das dauert nach unserer Erfahrung mindestens ein Jahr. Auf diesem Weg können sich mit viel Geduld und hohen Anfangskosten tatsächlich Spezialisten für die additive Produktion herausbilden. Das aber ist die Voraussetzung, damit das Verfahren einem Unternehmen auch wirklich gute Geschäfte bringen kann.

*Nikolaus Mroncz ist Sales Engineer bei Xometry Europe

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