{"id":14018,"date":"2019-06-19T10:24:57","date_gmt":"2019-06-19T08:24:57","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=14018"},"modified":"2019-06-18T11:26:43","modified_gmt":"2019-06-18T09:26:43","slug":"trend-additive-manufacturing-im-werkzeug-und-formenbau","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=14018","title":{"rendered":"Trend: Additive Manufacturing im Werkzeug- und Formenbau"},"content":{"rendered":"
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Additive Manufacturing (AM) wird inzwischen h\u00e4ufig in den Branchen Dental, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie dem Prototypen- und Leichtbau eingesetzt. Meist jedoch aber im reinen Prototyping oder f\u00fcr Kleinstserien. Aber in herk\u00f6mmlichen Spritzguss-Werkzeugen wird der Metall-3D-Druck verst\u00e4rkt Einsatz finden, wie es sich in den letzten Jahren abzeichnet.<\/p>\n

Die W\u00e4rme, die beim Spritzguss im Werkzeug entsteht, kann n\u00fctzlich, aber auch sch\u00e4dlich sein. Deshalb versehen die Werkzeug- und Formenbauer ihre Formen mit K\u00fchlkan\u00e4len, um die Temperatur entsprechend besser kontrollieren zu k\u00f6nnen. Jedoch kommen subtraktive Fertigungsverfahren wie beispielsweise das Fr\u00e4sen bei der Fertigung von sogenannten konturnahen K\u00fchlkan\u00e4len an ihre Grenzen. Konturnahe K\u00fchlkan\u00e4le werden seit Jahren von vielen Werkzeugbauern verbaut, erl\u00e4utert Prof. Steffen Ritter von der HS Reutlingen. Oftmals ist die den komplexer werdenden Bauteil-Strukturen geschuldet. Hier k\u00f6nnte in Zukunft der Metall-3D-Druck seine Vorteile ausspielen.<\/p>\n

Metall-Verfahren etabliert sich im Tooling <\/b><\/p>\n

Noch bewegt sich in der industriellen Fertigung das Additive Manufacturing auf einem geringen Level. Aber die Anzahl der wirtschaftlich relevanten Anwendungen im Werkzeugbau w\u00e4chst stetig, wie eine Studie des VDMA aus dem Fr\u00fchjahr 2018 best\u00e4tigt. Von den 3.250 befragten Mitgliedsunternehmen hatten lediglich ein F\u00fcnftel der Umfrage zufolge gar keinen Kontakt mit AM. Mehr als die H\u00e4lfte aller Anwendungen waren im Bereich der funktionalen Prototypen und der Rest in der Produktion von Kleinserien und Ersatzteilen. \u201eDie Vorteile wie h\u00f6chste Konstruktionsfreiheit, designgesteuerte Fertigung und ein schnellerer Herstellprozess \u00fcberzeugen immer mehr. Wir k\u00f6nnen heute sagen, dass sich additive Technologien, insbesondere die pulverbettbasierten Metall-Verfahren, im Tooling etabliert haben. Das trifft vor allem auf die Herstellung von Spritzgusswerkzeugen zu. Allerdings gibt es generell noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten, um erprobte Verfahren und Materialien weiter zu optimieren, um neue Technologien und Werkstoffe zu identifizieren, Prozessparameter anzupassen sowie neue oder erweiterte Anwendungen zu finden. Ein wesentliches Ziel ist die st\u00e4rkere Automatisierung und Industrialisierung der Prozesse\u201c, sagt Dietmar Frank, Regional Director Central Europe bei EOS, einem der international f\u00fchrenden Technologieanbieter f\u00fcr den industriellen 3D-Druck. Und diesen Weg m\u00f6chte auch Siemens beschreiten, wie Helmut Zeyn, Direktor bei der Siemens Industry Software GmbH, best\u00e4tigt und Beispiele aufzeigt, wie mittels industrialisierter additiver Fertigung effizientere Spritzgusswerkzeuge hergestellt werden k\u00f6nnen. Der Werkzeugbau mit abtragenden oder umformenden Technologien, wie zum Beispiel Fr\u00e4sen oder CNC-Drehen unterliegt verfahrensbedingten Einschr\u00e4nkungen. So k\u00f6nnen die K\u00fchlkan\u00e4le beim Spritzguss-Werkzeug mittels Fr\u00e4sen beispielsweise nur gerade ausgef\u00fchrt werden. Je komplexer also die Geometrie eines Bauteils ist, desto schwieriger wird es, die K\u00fchlung pr\u00e4zise entlang der Kontur des Werkzeugs zu f\u00fchren. Deshalb wird die konventionelle Fertigung anspruchsvoller Bauteile zeit- und kostenintensiv. Da sich zudem eine ungleichm\u00e4\u00dfige K\u00fchlung des Werkzeugs negativ auf die Teilequalit\u00e4t auswirkt, erh\u00f6ht sich der Ausschuss. Sogenannte \u201eHot Spots\u201c sind hierf\u00fcr h\u00e4ufig die Ursache f\u00fcr unerw\u00fcnschte Verformungen. Der schichtweise Aufbau im Additive Manufacturing erm\u00f6glicht Konstrukteuren, Kan\u00e4le zur K\u00fchlung optimal an die Werkzeugform anzupassen und diese in gleichm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden zur Bauteiloberfl\u00e4che zu integrieren. Auf diese Weise kann im gesamten Werkzeug eine \u00e4u\u00dferst homogene Oberfl\u00e4chentemperatur erzeugt werden, wodurch sich die W\u00e4rmeabfuhr deutlich verbessert. Im Vergleich zu den herk\u00f6mmlichen Verfahren bietet die industrialisierte additive Fertigung eine deutliche Zeitersparnis und formunabh\u00e4ngige Wirtschaftlichkeit. \u201eDa im 3D-Druck jedes Bauteil direkt aus CAD-Daten gefertigt wird, werden keine zus\u00e4tzlichen Werkzeuge ben\u00f6tigt. Das spart Arbeitsaufwand und verringert das Fehlerrisiko in der Herstellung,\u201c erkl\u00e4rt Zeyn.<\/p>\n

So hat beispielsweise Volkswagen in Wolfsburg ein neues, hochmodernes 3D-Druck-Zentrum er\u00f6ffnet. Mit einer neuen Drucker-Generation m\u00f6chte der Werkzeugbau von Volkswagen zuk\u00fcnftig in die 3D-Serienproduktion gehen. \u201eDas 3D-Druck-Zentrum hebt die Additive Fertigung von Volkswagen auf ein neues Niveau\u201c, sagte Andreas Tostmann, Produktionsvorstand der Marke Volkswagen, bei der Er\u00f6ffnung des 3D-Druck-Zentrums. \u201eDer dreidimensionale Druck wird in zwei bis drei Jahren auch f\u00fcr erste Teile in der Serienfertigung interessant. Perspektivisch k\u00f6nnen wir 3D-Drucker auch direkt an den Fertigungsstra\u00dfen innerhalb der Fahrzeugproduktion einsetzen,\u201c so Tostmann weiter. Derzeit werden im Werkzeugbau in Wolfsburg vor allem noch Prototypen und Werkzeuge gebaut. Seit f\u00fcnf Jahren wird auch schon bei Audi 3D-gedruckt. So verl\u00e4sst jeden Tag mindestens ein Hilfswerkzeug das 3D-Druckcenter. Mit den gedruckten Positionierungshilfen, Sicherungsvorrichtungen oder Gussformen unterst\u00fctzt das 3D-Druckteam die Kollegen in der Produktion. Und so ist es nicht verwunderlich, dass der Volkswagen-Konzern ein weltweites 3D-Druck-Netzwerk aufbauen m\u00f6chte, das Mitarbeiter standort\u00fcbergreifend mit gedruckten Innovationen unterst\u00fctzt.<\/p>\n

Die Automobilindustrie die meist als Vorreiter vieler Innovationen gilt, wird damit sicherlich den Grundstein f\u00fcr die n\u00e4chste Stufe der Additive Manufacturing (AM) unter dem Stichwort Industrie 4.0 legen.<\/p>\n

Im Detail – Wachstumsmarkt 3D-Druck<\/b><\/p>\n

Der weltweite Markt f\u00fcr 3D-Druck-Industrieprodukte wird laut einer Strategy&-Studie der PwC Strategy& (Germany) GmbH in Kooperation mit dem 3D-Druck-Spezialisten Materialise, pro Jahr zwischen 13 und 23 Prozent steigen und 2030 ein Volumen von 22,6 Milliarden Euro erreichen. In der Automobilindustrie soll das Marktvolumen von 0,34 Mrd. Euro (2015) auf 2,61 Mrd. Euro (2030) wachsen, was einem Anstieg um 15 Prozent entspricht.<\/p>\n

Innerhalb der Luft- und Raumfahrtindustrie prognostizieren die Experten bis 2030 ein 3D-Druck-Marktvolumen von weltweit 9,59 Mrd. Euro. In der Medizintechnik wird das 3D-Druck-Marktvolumen von 0,26 Mrd. Euro (Stand: 2015) auf 5,59 Mrd. Euro (2030) steigen. In der Automobilbranche w\u00e4chst das 3D-Druck-Marktvolumen den Sch\u00e4tzungen zufolge von 0,34 Mrd. Euro (2015) auf 2,61 Mrd. Euro (2030).<\/p>\n

Quelle: Hanser Verlag<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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