Additive Fertigung Schlüsseltechnik: 3D-Druck

Studie Schlüsseltechnik
Studie Schlüsseltechnik

In einer Studie des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) wurden Chancen und Herausforderungen additiver Fertigungsverfahren untersucht und Handlungsempfehlungen formuliert. Interessenten können diese auf der Internetpräsenz www.digitale-technologien.de kostenfrei abrufen.

Der Vorteil der additiven Fertigung in der Produktion ist eine deutlich erhöhte Flexibilität, insbesondere bei der Produktion von kleinen Losgrößen und komplexen Bauteilgeometrien. Um aber in der industriellen Fertigung nicht nur für den Prototypen- und Kleinserienbau bestehen zu können, müssen additive Fertigungsverfahren noch weiterentwickelt und die vollständige Automatisierung der Prozesskette angestrebt werden. Notwendig sind hierfür die Entwicklung von Kommunikationsstandards und -werkzeugen für die Integration der additiven Fertigung in die Smart Factories sowie die Gewährleistung von Informationssicherheit. Ebenso müssen gängige Methoden der Qualitätssicherung wie zum Beispiel zerstörungsfreie Prüfverfahren weiterentwickelt werden.

Intuitive Modellierungswerkzeuge sind Mangelware

Zu den dringlichsten Herausforderungen der additiven Fertigung gehört die Entwicklung intuitiver Modellierungswerkzeuge. Voraussetzung für die Verfahren sind dreidimensionale Modelle, die mit einem 3D-Scanner oder rechenunterstützt mit CAD-Programmen erstellt werden. Im industriellen Bereich mangelt es allerdings bei der Software bis heute noch beispielsweise an der Möglichkeit zur Zugabe von Informationen über Materialeigenschaften oder Bauteilverhalten. Dafür sind bisher zusätzliche Programme notwendig, die in der Regel nicht zwingend miteinander kompatibel sind. Die Entwicklung von Werkzeugen und Dateiformaten, die eine Modellierung von Form und Verhalten sowie die Simulation von Bauteileigenschaften gleichermaßen ermöglichen bzw. unterstützen, ist deshalb unabdingbar.

Positiv zu vermerken sind die ressourcenschonenden Effekte der additiven Fertigung, die aus der Möglichkeit der Production on Demand und Production on Site hervorgehen können. Lagerkosten werden eingespart, Überproduktion wird vermieden und Transportwege sowie -zeiten reduziert. Zudem ermöglicht der 3D-Druck die Umsetzung neuer Leichtbaukonzepte, sodass die Ökobilanz der additiv gefertigten Produkte in der Nutzungsphase positiver ausfallen kann. Laut aktuellen Studien ist die Auslastung einer der wichtigsten Faktoren bezüglich der Ökobilanz von 3D-Druckern.

Sogenannte Sharing-Konzepte sind bei dem Einsatz dieser Techniken von Vorteil. Voraussetzung hierfür ist eine Vernetzung zur Steuerung von 3D-Druckern, damit diese über den Unternehmensstandort hinaus bestmöglich ausgelastet werden können. So könnten die 3D-Drucker auch gemeinsam von unterschiedlichen Unternehmen genutzt und damit additive Fertigungsverfahren ressourcenschonend gestaltet werden. Die Notwendigkeiten zur Entwicklung von Konzepten und Techniken zur optimalen Vernetzung der Geräte sowie von Logistikkonzepten für Sharing-Möglichkeiten von 3D-Druckern sind somit wichtige Erkenntnisse aus der Studie des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, die im Rahmen der Begleitforschung des Technologieprogramms AUTONOMIK für Industrie 4.0 vom Institut für Innovation und Technik (iit) in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH erstellt wurde. Die Studie können Interessenten als PDF-Dokument auf der Internetpräsenz www.digitale-technologien.de des BMWi kostenfrei abrufen.

Starthilfe durch „Autonomik für Industrie 4.0“

Die Bundesregierung hat mit dem Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ einen neuen technologiepolitischen Schwerpunkt initiiert. Und mit dem Technologieprogramm „Autonomik für Industrie 4.0“ will das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie seinen Beitrag zur erfolgreichen Umsetzung dieses Vorhabens leisten. 14 Projekte mit rund 100 Partnern aus Industrie und Wissenschaft haben sich für eine Förderung durch das BMWi qualifiziert. Das BMWi unterstützt die Projekte mit einem Fördervolumen von rund 40 Mio. Euro. Mit begleitenden Forschungsmaßnahmen werden zudem wichtige Querschnittsfragen zu IT-Sicherheit, Recht, Normen & Standards sowie Zukunft der Arbeit in Industrie 4.0 behandelt.