4 brennende Fragen für die additive Fertigung im Jahr 2019

2018 war in vielerlei Hinsicht ein erfolgreiches Jahr für die additive Fertigung. Von der Entwicklung neuer Technologien bis hin zu innovativen Softwarelösungen hat die Branche in diesem Jahr begonnen, ihr Versprechen einzuhalten, eine industrielle Fertigungslösung bereitzustellen.

Trotz dieser positiven Trends gibt es noch wichtige Fragen für die Zukunft der Branche Vor diesem Hintergrund werfen wir heute einen Blick auf 4 der größten Fragen der additiven Fertigung im Jahr 2019.

Kurze Antwort: Ja und nein.

Die Möglichkeit, 3D-gedruckte Teile in Massenproduktion herzustellen, war lange Zeit ein Traum vieler in der Branche. Die Vorteile liegen auf der Hand:Komplexe, oft kundenspezifische Produkte können in kürzerer Zeit und theoretisch zu einem Bruchteil der Kosten hergestellt werden.

Aber werden wir in diesem Jahr einen Aufschwung in der additiven Fertigung in großen Stückzahlen erleben?

Teilweise existiert bereits eine Massenproduktion in bestimmten spezialisierten Anwendungen. Hörgeräte sind ein gutes Beispiel, da über 90 % der Hörgerätehersteller bereits additive Fertigung einsetzen.

Positive Trends gibt es auch auf der Verbraucherseite:Produkte wie Brillenfassungen und Schuhsohlen werden erfolgreich additiv hergestellt, mehrere Unternehmen planen eine Massenindividualisierung in größerem Umfang. Adidas zum Beispiel soll bis Ende 2018 ein Produktionsziel von 100.000 Teilen gehabt haben.

Um eine Massenproduktion auf breiter Front zu ermöglichen, gibt es jedoch noch immer Herausforderungen in Bezug auf:

1) Wiederholbarkeit;
2) Geschwindigkeit;
3) Teilequalität;
4) Den Prozess kostengünstiger gestalten.

Glücklicherweise werden Schritte unternommen, um jeden dieser Punkte anzugehen.

Um die additive Fertigung zu einer praktikablen Option für die Fertigung zu machen, müssen Unternehmen sicherstellen, dass ein 3D-gedrucktes Teil kostengünstiger herzustellen ist als ein mit herkömmlichen Verfahren hergestelltes Teil.

HP ist ein Unternehmen, das mit der Markteinführung seines Metal Jet-Systems für den Metall-3D-Druck im vergangenen Jahr sein Augenmerk darauf gerichtet hat, den AM-Prozess kostengünstiger zu gestalten.

Basierend auf der gleichen Abscheidungstechnologie wie die Multi Jet Fusion von HP, arbeitet der Metal Jet, indem er ein Bindemittel auf ein Bett aus Metal Injection Molding (MIM)-Pulver aufbringt. Das auf die Massenproduktion ausgerichtete System soll den Druck von Losen bis zu 50.000 Teilen wirtschaftlicher machen als das Spritzgießen.

Verwandt: Interview:HPs Global Head of Metals über die Auswirkungen von HP Metal Jet

Evolve Additive Solutions ist ein weiteres Unternehmen, das die Massenproduktion ermöglichen möchte.

Das Unternehmen konzentriert sich auf Polymere und kündigte seine neue Produktionsgeschwindigkeitstechnologie „STEP“ (kurz für Selective Toner Electrophotographic Process) im letzten Jahr. Der Ansatz ist einzigartig, nicht nur bei der Entwicklung eines neuen 3D-Druckverfahrens, sondern auch, weil die STEP-Technologie von Evolve als Alternative zu herkömmlichen Methoden entwickelt wird und auf Anwendungen in der Serienfertigung abzielt.

Da beide Lösungen 2020 vollständig kommerzialisiert werden sollen, müssen wir ihre Wirkung abwarten.

Realistisch gesehen wird die additive Fertigung 2019 nicht die Massenproduktion ersetzen. Was wir jedoch sehen werden, ist eine größere Anzahl von Unternehmen, die die Technologie in ihre Produktionsabläufe integrieren und so zu einer Ergänzung bestehender Herstellungsverfahren werden.

Kurze Antwort: Ja.

Materialvielfalt ist entscheidend für die weitere Industrialisierung des 3D-Drucks. Die Verfügbarkeit von Materialien, die speziell für den 3D-Druckprozess entwickelt wurden, unterliegt jedoch Einschränkungen.

Dieses Thema ist besonders akut, wenn es um branchenspezifische Anwendungen geht, beispielsweise in der Automobilindustrie.

Der zunehmende Einsatz des 3D-Drucks für Fertigungsanwendungen hat jedoch die Materialhersteller dazu veranlasst, neue Materialien für diese Anwendungen zu entwickeln.

Allein 2018 boten globale Materiallieferanten wie BASF und Solvay neue Möglichkeiten für Polymere und Metalle. 2019 wird weiter auf diesem Fortschritt aufbauen, wobei neue Materialien auf den Markt kommen sollen, die anwendungsspezifischer sind.

Bemerkenswerterweise verspricht 2019 das Jahr des Polymer-3D-Drucks zu werden, in dem Hochleistungspolymere und Verbundwerkstoffe voraussichtlich erfolgreich sein werden.

Neue Materialien werden jedoch auch neue Herausforderungen mit sich bringen, wie beispielsweise die Materialzertifizierung und einen noch größeren Bedarf an einer besseren Maschinensteuerung.

Kurze Antwort: Ja.

Die Nachbearbeitungsphase ist einer der am wenigsten optimierten Teile des Arbeitsablaufs der additiven Fertigung, wodurch die Gesamtprozesszeit erheblich verlängert wird.

Der inhärent manuelle Charakter der aktuellen Nachbearbeitungsvorgänge ist ein wesentlicher Faktor für den Engpass bei der Nachbearbeitung. Neue Entwicklungen könnten dies 2019 jedoch erheblich ändern.  

Es gibt drei Möglichkeiten zur Optimierung der Nachbearbeitung, die 2019 an Bedeutung gewinnen werden:

1) Größer Designoptimierung

Auf der Designseite entstehen Lösungen, die beispielsweise eine einfachere Entfernung der Stützen ermöglichen. Nehmen Sie die Software e-Stage for Metal von Materialise, die automatisch Stützstrukturen für Metallkomponenten generiert. Generierte Träger sind dünn und leicht zu entfernen und können den Zeitaufwand für das Entfernen von Metallträgern angeblich um 50 % reduzieren.

2) Minimierung des Nachbearbeitungsbedarfs

Neue Technologien tragen auch dazu bei, den Nachbearbeitungsbedarf zu minimieren. Ein Beispiel ist Velo3D, das ein hoch kontrollierbares Metallpulverbett-Fusionssystem entwickelt hat. Basierend auf dem, was das Unternehmen als „Intelligent Fusion“ bezeichnet, kombiniert das System Software und Hardware, um zuverlässig und wiederholbar Objekte zu drucken, die fast keine Stützstrukturen benötigen.

3) Automatisierte Supportentfernung und Oberflächenbearbeitung

Da die meisten heute verfügbaren Lösungen die Nachbearbeitung nicht vollständig eliminieren können, wird die Bedeutung automatisierter Nachbearbeitungslösungen zunehmen.

Im Jahr 2018 kamen einige spannende Innovationen in diesem Bereich von PostProcess Technologies. Das Unternehmen hat eine Reihe von automatisierten Hardware-Lösungen für die Nachbearbeitung entwickelt, die auf Support-Entfernung und Oberflächenveredelung ausgerichtet sind.

Andere aktuelle Nachrichten, die auf den wachsenden Fokus auf die Nachbearbeitung hinweisen, kommen von America Makes, einem Beschleuniger für die additive Fertigung, der angekündigt hat, 1,6 Millionen US-Dollar zur Finanzierung der Weiterentwicklung von Nachbearbeitungstechnologien bereitzustellen, insbesondere für Selektives Laserschmelzen.

Angesichts der jüngsten Fortschritte in diesem Bereich könnte 2019 das Jahr sein, in dem einige der dringendsten Herausforderungen in der Nachbearbeitung angegangen werden. Dadurch können Unternehmen ihre AM-Aktivitäten weiter ausbauen und skalieren.

Kurze Antwort: Ja

Da die Industrie mehr Effizienz, Zuverlässigkeit und Qualität für die Produktion anstrebt, wird Software zu einem wesentlichen Bestandteil dieses Prozesses.

Neben der Hardware hängt der additive Fertigungsprozess stark von der Software sowohl für die Konstruktion als auch für die Verwaltung von Produktionsabläufen ab.

Auf der Designseite erklärte Harold Sears, Technical Leader for Additive Manufacturing Technologies bei Ford Motor Company kürzlich in einem Interview mit AMFG:

„Im Großen und Ganzen sind wir gut ausgebildet durch Ingenieurschulen, um über Designs nachzudenken, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden können. Das DfAM wird die Leute auffordern, anders darüber nachzudenken, was sie tun und wie sie ihre Designs angehen. Software wird dabei eine große Rolle spielen.“

Bei der Konstruktion von Teilen für den 3D-Druck können Softwaretools wie generatives Design und Topologieoptimierung verwendet werden, um Strukturen und Funktionen zu erstellen, die einst als unmöglich oder zu teuer erachtet wurden produzieren.

Diese Strukturen ermöglichen die Herstellung von Leichtbauteilen mit weniger Materialverlust. .

Der Markt für fortschrittliche Designlösungen für die additive Fertigung boomt, wobei eine Reihe von Start-ups wie nTopology, Frustum und ParaMatters sowie größere Unternehmen wie Autodesk versuchen, die Konstruktion von AM-Teilen neu zu definieren.

Auf der Managementseite wird Workflow-Software entscheidend sein, um die Produktion mit 3D-Druck zu ermöglichen.

Die Integration der additiven Fertigung in neue und bestehende Arbeitsabläufe erfordert ein hohes Maß an Konnektivität zwischen Maschinen und die Fähigkeit, diese Prozesse zu koordinieren.

Workflow-Software wie AMFG ermöglicht es Unternehmen, dies zu erreichen, indem sie jede Phase des Produktionsprozesses automatisieren und koordinieren, von der Verwaltung der Anfragen über die Produktion bis hin zur Nachbearbeitung.

Im Jahr 2019 werden Unternehmen bei der Implementierung ihrer AM-Workflows zunehmend Software berücksichtigen müssen. Dies wird letztendlich einen skalierbaren, effizienten additiven Fertigungsprozess gewährleisten.

Neues Jahr, neue Chancen

2019 verspricht weitere Fortschritte und Entwicklungen im gesamten Spektrum der additiven Fertigung. Neben diesen Möglichkeiten stellen sich jedoch eine Reihe von Fragen, die rechtzeitig beantwortet werden müssen – und unsere Liste kratzt nur an der Oberfläche.

2019 wird daher das Jahr sein, in dem nach Antworten auf einige der brennendsten Fragen gesucht wird, mit denen die AM-Branche derzeit konfrontiert ist – und sie hoffentlich findet.