Studie: Additive Technik substituiert nur ein Prozent der bestehenden Verfahren 3D-Druck verdrängt Zerspanung nicht

Studie: Additive Technik substituiert nur ein Prozent der bestehenden Verfahren

3D-Druck verdrängt Zerspanung nicht

Additive Verfahren wie das Laserauftragschweißen fügen sich laut VDW in die bestehende Wertschöpfungskette der Metallbearbeitung ein. Das Bild zeigt einen Auftragskopf, bestehend aus einer Düse, durch die die Metallpulverpartikel fokussiert zur Auftragsstelle transportiert werden. Bild WFL Linz
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Entwarnung für die Zerspanungsindustrie gibt eine Studie des Branchenverbands VDW zu Chancen und Risiken des Additive Manufacturing (AM). Zumindest für die kommenden fünf bis sieben Jahre werde die additive Technik bestehende Verfahren nur zu 1 Prozent substituieren. „Additive Manufacturing ergänzt die Fertigungsverfahren in der Metallbearbeitung. Eine großflächige Verdrängung bestehender Bearbeitungsverfahren oder die vielzitierte Revolution in der industriellen Großserienproduktion bleibt erst einmal aus“, sagte Myron Graw, Partner bei der KEX Knowledge Exchange AG in Aachen, die vom VDW mit der Studie beauftragt wurde.

Das wichtigste Ergebnis: Ausgehend von 40 Prozent Zuwachs pro Jahr für die additiven Verfahren wird weniger als ein Prozent der bestehenden Technologien durch additive Verfahren ersetzt. „Insgesamt lassen sich also nur leichte Verschiebungen im künftigen Produktionsmix der Werkzeugmaschinenindustrie ableiten“, resümiert Graw. Das dürfte demnach kaum zu einer radikalen Veränderung der Branche führen.
Hemmnisse für eine größere Marktdurchdringung bestehen in den Kosten und der Bearbeitungszeit. In der Kleinserienfertigung sowie der Fertigung von komplexen individualisierten und kleinen Bauteilen können Kostenvorteile additiver Verfahren in der werkzeuglosen Fertigung liegen. Ein besonderer Nutzen entsteht außerdem, wenn erhebliche „added values“ durch die additive Fertigung generiert werden können, wie beispielsweise Leichtbaustrukturen in der Flugzeugindustrie, interne Kühlkanäle und Hinterschnitte. Damit können ggf. auch in der Mittel- und Großserienfertigung Kostennachteile aufgehoben werden.
Bei der Fertigung großer Bauteile haben additive Verfahren oft Kostennachteile. Sie resultieren u. a. aus den vergleichsweise geringen Aufbauraten. Daneben fallen die teuren Anlagen und die hohen Materialpreise für Metallpulver ins Gewicht. „Diese Kostentreiber werden sich in den kommenden Jahren durch technologische Entwicklungen und den Aufbau von Kapazitäten verändern“, räumt Graw ein. Dies werde die Verbreitung von AM beschleunigen.
Spannend bleibt die Entwicklung von hybriden Anlagen. Sie integrieren Funktionalität für additive Fertigung, z. B. Laserauftragsschweißen, in konventionelle Maschinenkonzepte, beispielsweise Bearbeitungszentren. Hierdurch ergibt sich das Potenzial, während des Aufbauprozesses immer wieder gezielte Bearbeitungsaufgaben durchzuführen. „Um die Möglichkeiten effizient nutzen zu können, müssen die Teile jedoch völlig umkonstruiert werden. Dies gilt auch für die rein additiven Verfahren“, erläutert der KEX-Forscher. Außerdem müssten neue Ansätze in der Fertigungsplanung etabliert werden.
Daraus ergibt sich eine weitere offene Frage: die Integrationsfähigkeit von AM-Anlagen in das klassische Produktionsumfeld. Viele Arbeitsabläufe erfolgen heute noch manuell. Für die effiziente Nutzung von AM sind Fragen zur automatisierten Pulverzufuhr, zum Pulverhandling, der Pulverentfernung, Staubbelastung der Umgebung beim „Auspacken“ der Teile, automatisierte Prozessketten für die Entfernung von Stützstrukturen etc. zu beantworten.
Ein weiteres Defizit ist die immer noch eingeschränkte Werkstoffauswahl, die für additive Anlagen qualifiziert sind. Außerdem muss die Qualität additiv hergestellter Bauteile zerstörungsfrei geprüft werden. Da es sich bei den Teilen immer mehr oder weniger um Einzelstücke handelt, muss ihre fehlerfreie Reproduzierbarkeit erst noch nachgewiesen werden.
„Wir stellen fest, dass sich Additive Manufacturing im Metallbereich als weitere Fertigungstechnologie in die bestehende Wertschöpfungskette der Metallbearbeitung integriert“, resümiert VDW-Geschäftsführer Dr. Wilfried Schäfer. AM werde somit ein weiterer Baustein neben CAD, Simulation, Nachbearbeitung, Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung. Besonders wichtig werde die Technik für die Werkzeugmaschinenindustrie selbst, wenn Bauteile durch additive Verfahren mit Mehrwert ausgestattet werden können, sich z. B. die Lebensdauer verlängert. ■
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