Die Automobilindustrie setzt immer stärker auf die additive Fertigung. Wie sich die zunehmende Automatisierung und neue Aluminiumwerkstoffe auf den Fahrzeugbau auswirken, erläutert Tina Schlingmann im Interview.
Springer Professional: Immer mehr Unternehmen der Automobilindustrie wollen in die Serienfertigung mit additiven Verfahren einsteigen. Dafür fordern sie ein hohes Fertigungsvolumen bei zugleich niedrigen Stückkosten. Wie begegnen Sie diesen Anforderungen?
Tina Schlingmann: Gerade in der zunehmenden Automatisierung der additiven Fertigung haben wir einen großen Hebel, um die Produktivität weiter zu steigern und Stückkosten zu reduzieren. Im erfolgreich abgeschlossenen NextGenAM-Projekt mit Premium Aerotec und Daimler haben wir beispielsweise eine digitalisierte Fertigungslinie der nächsten Generation entwickelt, die Aluminiumteile für die Auto- und Luftfahrtbranche deutlich wirtschaftlicher fertigen kann als das bisher möglich war. Bezogen auf den gesamten Produktionsprozess bei Premium Aerotec konnten die Herstellungskosten im Vergleich zu bisherigen Anlagen für 3D-Druck um bis zu 50 % reduziert werden. Ein aktuelles Beispiel ist zudem das Polyline-Projekt, in dem wir mit 15 Industrie- und Forschungspartnern, darunter die BMW Group und das Fraunhofer ILM, eine digitalisierte und durchsatzstarke Fertigungslinie entwickeln, mit der Kunststoffbauteile für die Automobilbranche hergestellt werden, und zwar durch die Kombination von konventionellen Fertigungstechniken wie Zerspanen, Gießen mit der additiven Fertigung.
Wie weit ist der Automobilbau heute beim Einsatz additiver Fertigungsverfahren?
In den letzten Jahren hat sich hier einiges getan, sowohl im Polymer- als auch im Metallbereich. Längst ist additive Fertigung für Automobilhersteller und Zulieferer nicht mehr beschränkt auf Rapid Prototyping, stattdessen bietet die Technologie von einer Ersatzteilproduktion on Demand über Serien-Customizing bis hin zur automatisierten 3D-Produktionszelle für die industrielle Fertigung zahlreiche Möglichkeiten.
Welche Probleme hinsichtlich der Qualitätssicherung müssen noch gelöst werden?
Ein reproduzierbarer und verlässlicher Prozess ist für die Industrialisierung einer Technologie die wichtigste Grundvoraussetzung – vor allem dann, wenn es um sicherheitsrelevante Bauteile geht, die in diesem Fall mit der additiven Fertigung hergestellt werden sollen. Wir bieten bereits Lösungen, zum Beispiel Eostate Exposure OT, mit dem qualitätsrelevante Prozessdaten und Wärmeemissionen erfasst, analysiert und bewertet werden können. Das Unternehmen MTU Aero Engines setzt das System inzwischen seit Jahren für die Prozessentwicklung und Qualitätssicherung in der additiven Serienfertigung von Boroskopaugen für Airbus A320neo-Triebwerke ein. Seitdem kann das Unternehmen auf nachgelagerte Qualitätssicherungsverfahren vollständig verzichten.
Ein Hindernis für den breiteren Einsatz von additiven Technologien im Automobilbau ist die bislang noch vergleichsweise kleine Palette an verfügbaren Werkstoffen. Wo sollte man in der Werkstoffentwicklung als nächstes anpacken?
EOS bietet Lösungen für den 3D-Druck mit Metallen als auch mit Kunststoffen. Unser Werkstoffportfolio umfasst allein im Metallbereich mittlerweile über 20 Legierungen und mehr als 70 zugehörige Prozessparameter, womit wir bereits eine große Vielzahl an Lösungen anbieten. Diese reichen von verschiedenen Aluminium- und Kobalt-Chrom-Werkstoffen bis hin zu Hochleistungsmaterialien wie nickelbasierte, Titan- und Stahllegierungen.
Aber ich stimme Ihnen natürlich zu. Um das wahnsinnig große Potenzial an Applikationen, vor allem auch im Automotivebereich, mit der additiven Fertigung vollständig zu heben, braucht es noch viel mehr AM-gerechte Werkstoffe, also Werkstoffe die speziell für die additive Fertigung designt sind. Ganz konkret denke ich zum Beispiel an die Möglichkeiten, die unterschiedliche hochfeste Aluminiumwerkstoffe schaffen könnten. Diese verhältnismäßig leichten Legierungen zeichnen sich neben ihrer geringen Dichte durch die Kombination aus einer hohen Festigkeit gepaart mit einer hohen Flexibilität aus und finden somit im Automobilbau häufig Anwendung in Crashbauteilen, die bis dato in der Regel durch klassische Warmumformungsverfahren wie Strangpressen oder Schmieden hergestellt werden.
Was macht die Entwicklung neuer Werkstoffe so aufwendig?
Es ist immer die hohe Kunst, dass der Werkstoff perfekt auf seine zugehörige Technologie abgestimmt ist. Man darf nicht den Fehler machen und das Material getrennt vom Verfahren mit all seinen Eigenschaften betrachten. Was EOS als Unternehmen auszeichnet und mich persönlich stolz macht – und vielleicht auch den Aufwand zur Entwicklung neuer Werkstoffe etwas in den richtigen Kontext rückt – ist, dass bei EOS die Entwicklung von Systemen, Werkstoffen, Prozessparametern, Software und Services schon immer Hand in Hand gehen. Alle Elemente sind aufeinander abgestimmt, wie die einzelnen Teile eines sich zusammenfügenden Puzzles. Das Ergebnis ist eine reproduzierbare und hohe Teilequalität bei wettbewerbsfähigen Stückkosten.
Vielen Dank für das Interview, Frau Schlingmann.