Lange bot sich der 3D-Druck vor allem für den Modellbau im Rahmen des Rapid Prototyping und für Bauteile in wenig anspruchsvollen Umgebungen an. Die immer ausgereifteren Technologien der additiven Fertigung und die steigende Anzahl an 3D-druckfähigen Metallen weiten das Anwendungsspektrum von dreidimensional hergestellten Objekten und Bauteilen deutlich aus – und machen den 3D-Druck für die Automobilindustrie daher zunehmend interessant. Sei es, um nicht mehr erhältliche Ersatzteile für Oldtimer herzustellen, auf die wachsenden Individualisierungswünsche der Kunden zu reagieren oder Designänderungen ohne großen Aufwand vorzunehmen.
Wann lohnt sich der 3D-Druck in der Automobilbranche?
Der 3D-Druck eignet sich nicht für alle Bereiche gleichermaßen. Bei der Anfertigung großer Serien ist der herkömmliche Spritzguss nach wie vor die bessere, ökonomischere Wahl. Wenn Autobauer oder Zubehör-Hersteller allerdings kundenspezifische Individualisierungen anbieten, lediglich geringe bis mittlere Stückzahlen benötigen oder Produktneuheiten entwickeln, sind additive Fertigungsverfahren eine sinnvolle Alternative. Wer dabei nicht in hochwertige und damit teure 3D-Drucker investieren möchte und zudem eigens geschultes Personal zur Verfügung stellen kann, lagert 3D-Druck-Aufträge an Outsourcing-Partner wie FKM Sintertechnik aus.
Entwicklungsbegleitendes Rapid Prototyping
Längst schon hat sich vor allem das Rapid Prototyping, das schnelle Anfertigen von Modellen im 3D-Druck, in der Automobilindustrie etabliert. Entwicklungsbegleitend fertigen 3D-Drucker in kürzester Zeit funktionstüchtige Muster an. Daran können die Hersteller und Innovatoren ablesen, wo mögliche Schwachstellen lauern und diese entsprechend optimieren. Die Anpassung ist via CAD-Programm schnell durchgeführt, sodass zeitnah ein erneutes Musterobjekt gedruckt werden kann. Die Entwicklungszeiten verkürzen sich dank 3D-Druck deutlich – ein enormes Plus, da Sie hier bereits Kosten einsparen.
Vollbelastbare Endprodukte in kleiner bis mittlerer Stückzahl
Aufgrund ausgereifterer Technologien und der Vielzahl neuer 3D-druckfähiger Materialien eignen sich additiv hergestellte Baukomponenten nicht mehr nur als entwicklungsbegleitende Modelle, sondern bereits als belastbare Endprodukte. In manchen Bereichen des Automobilbaus löst der 3D-Druck das klassische Spritzgießen und dessen sehr teure Werkzeugform-Herstellung ab.
Lohnend ist der Umstieg auf den 3D-Druck in der Automobilbranche besonders dort, wo kleine bis mittelgroße Serien erforderlich sind oder individualisierte Produkte in das Fahrzeug integriert werden sollen. Auch wenn innen liegende Hohlstrukturen oder komplexe Geometrien notwendig sind, ist die additive Fertigung der richtige Weg. Denn: In klassischen spanenden Fertigungsverfahren sowie im Spritzguss sind Hohlstrukturen wie konturnahe Kühlkanäle oder Hohlräume meist nur durch mehrere Arbeitsschritte herstellbar. Im 3D-Druck dagegen wird all das bereits während des Drucks integriert. Ein Mehraufwand und damit verbundene höhere Kosten entstehen nicht. Die Kostenstruktur ist teils sogar nonlinear. Das heißt: Innenliegende Hohlstrukturen reduzieren das benötigte Material, wodurch Kosten im Vergleich zu Vollmaterial-Bauteilen sinken.
Mass Customization – Individualisierung im Produktionsprozess
Mass Customization, die individualisierte Massenherstellung, ist seit einigen Jahren ein Megatrend – auch in der Automobilbranche. Hersteller wie beispielsweise Fiat und BMW bieten die kundenseitige Individualisierung einiger Aspekte eines gewünschten Neuwagens an. Stichwort ist hier vor allem: Hard Customization. Im Gegensatz zur Soft Customization, bei der der Kunde am fertigen Objekt Individualisierungen vornimmt, ist die kundenspezifische Anpassung bei der Hard Customization bereits vorher, also im Herstellungsprozess des Bauteils, integriert. Dank der fortgeschrittenen technischen Möglichkeiten im 3D-Druck lässt sich die Produktion flexibel und ohne großen Zeitverlust anpassen.
Herstellung von Ersatzteilen
Ein Bereich, in dem sich die Verwendung von 3D-Druck-Technologien längst schon bewährt hat, ist die Ersatzteilfertigung. Insbesondere bei älteren Autos oder bei Oldtimern sind Ersatzbauteile oftmals nicht mehr erhältlich. Der Grund: Fahrzeughersteller müssen passende Ersatzteile einer Fahrzeug-Modellreihe lediglich 10 Jahre nach Produktionsende noch für Reparaturen bereithalten. Für Autos, die älter sind, gibt es also keine Garantie, dass Hersteller noch Ersatzteile führen. Und auch der Gebrauchtteilemarkt hält nicht unbedingt genau das parat, was ersetzt werden muss. Die Lösung: der 3D-Druck. Hier wird mithilfe eines vorhandenen Ersatzteils, selbst wenn es verschlissen ist, das benötigte Bauteil via CAD rekonstruiert und anschließend voll funktionstüchtig gedruckt. Inwiefern dies machbar ist, hängt natürlich davon ab, ob das benötigte Material 3D-druckfähig ist.
