EMO: Additive Fertigungsverfahren Additiv fertigen im Fokus

Autor / Redakteur: Walter Frick / Konrad Mücke

3D-Druck, additive Fertigung und generative Herstellungsverfahren sind in aller Munde. Sie werden die zerspanende Fertigung ergänzen, wie Experten zur EMO 2017 berichten.

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Mit hochentwickelten, integrierten Technologien für Simulation und Analyse lässt sich das Verhalten der Konstruktion vorausberechnen.
Mit hochentwickelten, integrierten Technologien für Simulation und Analyse lässt sich das Verhalten der Konstruktion vorausberechnen.
(Bild: Siemens PLM)

Sein Anliegen, Kompetenzen im Bereich Schichttechnologien in die Produktfertigung zu übertragen, hat Carl Fruth mittlerweile längst erreicht: Im Rahmen eines Technologietags mit Hausausstellung im April 2017 konnte die Fit AG (Fruth Innovative Technologien) im oberpfälzischen Lupburg neben der Einweihung eines neuen Bürogebäudes zudem die erste additive Fabrik eröffnen. «Die Fit-Factory ist auch in einem internationalen Umfeld einzigartig in Bezug auf Fertigungskapazität und Automatisierungstechnik und soll als Vorlage für weitere Additive-Manufacturing-Fabriken der Fit-Gruppe dienen», so der Firmengründer und Vorstandsvorsitzende Fruth. Er ist ein Pionier der additiven Fertigung und ein Visionär, für den es schon vor zehn Jahren keine Frage war, dass Schichtbautechnologien in Zukunft Normalität im Fertigungsalltag sein werden und der Absatz von Fräsmaschinen oder Spritzgussmaschinen immer weiter zurückgeht.

Das heisst aber noch lange nicht, dass die Tage der klassischen Werkzeugmaschine gezählt sind. Das belegen eindrucksvoll die Innovationen, mit denen die Aussteller der EMO Hannover 2017 aufwarten. Als hinderlich für den Erfolg additiver Technologie in der individualisierten Massenfertigung bezeichnete Fruth noch vor einigen Jahren die fehlenden produktionstauglichen Fertigungsanlagen. Das hat sich inzwischen verändert. Carl Fruth formuliert es so: «Es gibt eine grosse Anzahl zarter Pflänzchen. Eine Vielzahl unserer Kunden möchte gerne eine Substitution bestehender Komponenten mittels additiver Technologien herstellen. Das ist jedoch nur sehr selten möglich. Im Regelfall wird eine Neuentwicklung der Komponenten und sehr häufig auch der angrenzenden Komponenten des Systems notwendig. Zum einen scheuen viele Unternehmen vor diesem Aufwand zurück und zum anderen benötigt man natürlich auch spezielle Entwicklungskompetenz für diese neue Fertigungstechnologie.»

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Konstrukteure müssen umdenken

Wenn traditionelle Gestaltungsrichtlinien ausser Kraft gesetzt werden, bedarf es auch einer neuen Generation von Konstrukteuren, die funktionsorientiert denkt. Additiv zu fertigen bedeutet laut Fruth, dass mit der Gestaltung nicht nur die Geometrie, sondern auch die Materialeigenschaften sowie die Bauteilkosten wesentlich festgelegt werden. Diese Komplexität erfordert spezielles Training und Erfahrung. Hinzu kommt, dass es bis heute kein Softwaretool gibt, in dem alle erforderlichen Funktionen vorhanden sind. Man muss also mit unterschiedlichen und komplexen Softwaretools arbeiten. Sehr häufig verliert man beim Übergang von einem Tool zum anderen Informationen. Wenn man bei der Bauteilentwicklung bis zu acht Iterationen benötigt, ist der erhebliche Aufwand hierbei offensichtlich. Die benötigten Kompetenzen habe zudem nicht ein einzelner Konstrukteur, sondern nur ein Team. In den klassischen Unternehmen sind die Kompetenzen noch dazu auf verschiedene Abteilungen aufgeteilt mit dem üblichen Gerangel um Kompetenz und der einhergehenden Unsicherheit.

Innovative Unternehmen sehen das aber auch als Chance. Dazu erläutert Fruth: «Wir unterstützen unsere Kunden in diesem Prozess und trainieren sie Bauteil für Bauteil auf Höchstleistung in AM-Design. Deshalb nennen wir diese Produkte auch ADM – Additive Design and Manufacturing.» Die additive Fertigung in automatisierten Prozessketten bezeichnete er ehemals als Achillesferse.

Mit der Digitalisierung kommt nach einer Ansicht eine neue Qualität in die Produktion. Er sagt dazu: «Wir haben bisher keine digitale Spezifikation unserer Produkte. Deshalb fliegt Industrie 4.0 nicht, und deshalb klappt es auch mit der Automatisierung nicht richtig. Wenn alles per Hand automatisiert und optimiert werden muss, ist das ganz klassische Massenfertigung und somit ein alter Hut!»

Ob ein Roboter am Band steht oder ein Mitarbeiter das Produkt wendet, seien keine fundamental neuen Ansätze. «Solange eine Zeichnung und dicke Aktenordner mit Text notwendig sind, um ein Produkt zu spezifizieren, wird das nichts mit Industrie 4.0. Und dabei geht es nicht darum, ob es auch eine PDF-Datei der Spezifikation gibt, sondern es geht um maschinenlesbare Spezifikationen und deren vollautomatische Umsetzung», ergänzt Fruth. Bisherige Schwachpunkte, wie die Reproduzierbarkeit der Prozesse, die Qualitätssicherung bei Massenfertigung oder verlässliche Simulationsmethoden, seien dagegen fast ausgeräumt. «Alle Beteiligten haben das Problem verstanden und arbeiten zielgerichtet an Lösungen», so Fruth.

Zusätzliche Technologien erweitern Fertigungsspektrum

Die unvermeidliche Frage, ob denn die konventionelle Werkzeugmaschine arbeitslos wird, beantwortet der AM-Experte differenziert: «Die Fertigung von Bauteilen erfolgt in einer Prozesskette. Heute und auch morgen. Additiv gefertigte Bauteile benötigen ebenso wie andere Fertigungstechnologien eine Qualitätsprüfung. Ob jedes einzelne oder jedes fünfzigste Bauteil bei Gleichteilen gemessen und geprüft wird, spielt dabei gar keine Rolle. Insofern denke ich nicht, dass es ein Ersetzen bestehender Technologien gibt.» CNC-getriebene Verfahren seien alle sehr flexibel einzusetzen und würden alle ihren Markt haben. Fraglich wie vielmehr, welchen Anteil jede einzelne Technologie am Gesamtkuchen haben kann. Der Anteil für die unterschiedlichen additiven Fertigungstechnologien sei derzeit winzig klein, er könne nur grösser werden, so Fruth. Er meint jedoch, dass der Kuchen insgesamt für CNC-Verfahren grösser wird, auf Kosten werkzeuggebundener Fertigungstechnologien und anderer personalintensiver Verfahren. Zukunftsträchtig sei die Kombination der unterschiedlichen CNC-Technologien.

Auf der bevorstehenden EMO Hannover 2017 erwartet Fruth, die neuesten CNC-basierten Fertigungstechnologien (zu denen er die additive Fertigung zählt) zu finden. Er sieht zudem neuartige potenzielle Produktlösungen in diesem Bereich.

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