Experteninterview:Jan Tremel zum Einsatz des 3D-Drucks bei Bosch in seinem Kompetenzzentrum

Das deutsche multinationale Engineering- und Technologieunternehmen Bosch ist vielleicht der weltweit größte Zulieferer von Automobilkomponenten und ein wichtiger Lieferant von Industrietechnologien, Konsumgütern sowie Energie- und Gebäudetechnik.

Daher überrascht es nicht, dass das Unternehmen auch stark in der additiven Fertigung (AM) engagiert ist. Die Technologie verkürzt die Markteinführungszeit für neue Produkte beim Prototyping und kann bei der Produktion mehr Flexibilität und Agilität in eine Lieferkette bringen, indem bestimmte Komponenten schneller und bedarfsgerecht gedruckt werden.

Bosch setzt AM in allen Unternehmensbereichen ein und verfügt zudem über ein Kompetenzzentrum für den 3D-Druck.

Um mehr darüber zu erfahren, wie Bosch den 3D-Druck in seinem Geschäft anwendet, haben wir heute Jan Tremel, Leiter des Center of Competence for 3D Printing (CoC), das zum Geschäftsbereich Powertrain Solutions gehört, zu uns gestoßen. .

Mit Jan entdecken wir, welche Vorteile AM ​​für Bosch bringt, die Herausforderungen bei der Einführung des 3D-Drucks im eigenen Haus sowie den aktuellen Stand und die Zukunft des 3D-Drucks in der Automobilindustrie.

Können Sie mir etwas über Ihren Hintergrund erzählen und wie Sie zu AM gekommen sind?

Ich habe mich zum ersten Mal zwischen 2006 und 2007 engagiert, als die RepRap-Bewegung an Fahrt gewann.

Ich war von der Technik fasziniert und habe an der Uni meinen ersten 3D-Drucker selbst gebaut.

Bei Bosch dachte ich, wie viel einfacher es wäre, wenn wir Zugang zu einem kleinen 3D-Drucker hätten. Diese Idee inspirierte mich zu mehreren Vorschlägen, die schließlich zur Schaffung eines Kompetenzzentrums führten.

An diesem Punkt hat Bosch erkannt, dass sie diese Technologie sowohl für Kunststoffe als auch für Metalle integrieren müssen, um sie in ihre Weiterentwicklungen für die von uns auf den Markt gebrachten Verbrennungsmotorteile einsetzen zu können .

Ich bin derzeit im Geschäftsbereich Powertrain Solutions tätig. Es erwirtschaftet jährlich fast ein Viertel des Gesamtumsatzes von Bosch und umfasst rund ein Viertel aller Bosch-Mitarbeiter. Hier versuchen wir den 3D-Druck in seriösen Projekten umzusetzen, wie Hochdruckpumpen für Benzin und Diesel, Injektoren und anderen Hydrauliksystemen.

Sie leiten derzeit das Kompetenzzentrum für 3D-Druck. Können Sie mir etwas über Ihre Arbeit dort erzählen und wie Sie die Technologie anwenden?

Bei Bosch haben wir mehrere Kompetenzzentren.

Um Ihnen einen Überblick zu geben, sind wir bei Bosch in 4 große Niederlassungen unterteilt. Damit haben wir einen Zweig für Gebäudetechnik, zum Beispiel Sicherheitskameras, Mikrofone für Großarenen etc.

Ein weiterer Bereich ist für Konsumgüter vom Backofen bis zur Waschmaschine zuständig.

Dann haben wir den Bereich Industrietechnik, der sich auf Sondermaschinen für die Schwerindustrie spezialisiert hat.

Meine Einheit ist schließlich Powertrain Solutions, also der Bereich Automotive. Alle von mir beschriebenen Einheiten haben ihre eigenen Teams, die für die Implementierung von AM in ihre Produktlinien verantwortlich sind.

In meiner Einheit sind 50 Prozent meiner Arbeit der Entwicklung neuer Produkte gewidmet. Das heißt, ich unterstütze meine Kollegen in der Produktentwicklung beim Einsatz von 3D-gedruckten Bauteilen in den neuen Produkten.

Dies erfordert die Entwicklung innovativer neuer Anwendungen, die von der Komplexität des Designs profitieren, die durch den 3D-Druck ermöglicht wird.

Auf der anderen Seite arbeite ich auch mit allen unseren Produktionsstätten zusammen . Das heißt, ich befähige oder bilde Menschen aus, die direkt am Fließband und in den Fertigungshallen arbeiten, damit sie AM in ihrer täglichen Arbeit einsetzen können.

Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel geben:Ein Wartungsteam hat die Aufgabe, eine Produktionslinie den ganzen Tag am Laufen zu halten. Und sie brauchen zum Beispiel Greiferersatz, den sie an einen Roboter anbringen können, um kaputte Teile zu ersetzen und Ausfallzeiten zu vermeiden.

Also organisiere ich mit ihnen Workshops, um ihnen zu zeigen, was mit Standardmaterialien möglich ist und einen einfachen 3D-Drucker, damit sie dieses Ersatzteil für ihre Ausrüstung herstellen können.

Darüber hinaus streben wir aktiv Kostensenkungsszenarien an, beispielsweise in denen wir bestehende Konstruktionen durch 3D-gedruckte Teile ersetzen können, um intern Geld zu sparen. Wir haben zum Beispiel viele Testgeräte, die verbessert werden können. Mit dem 3D-Druck können Sie die Zykluszeit der Station selbst und damit die Leistung der gesamten Linie verbessern. Dies hilft uns, die Kosten niedrig zu halten und Abfall zu reduzieren.

Welchen Wert hat der 3D-Druck für die Automobilindustrie?

AM fügt einem bereits etablierten Prozessportfolio einen weiteren nützlichen Prozess hinzu. In der Automobilindustrie verwenden wir Verfahren wie Fräsen und Drehen, wir können Teile beschichten und Kunststoffspritzguss durchführen. Diese Prozesse sind alle gut verstanden.

All diese Prozesse haben jedoch bestimmte Einschränkungen, wenn es um Designflexibilität und Iterationsfähigkeit geht.

In der Automobilindustrie werden die Produktionszyklen immer kürzer. Das bedeutet, dass Sie Teile und Konstruktionen sehr schnell testen möchten. In dieser Hinsicht können Standardprozesse sehr teuer sein und ziemlich lange dauern.

Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel geben. Wenn Sie das Formwerkzeug für ein kompliziertes Kunststoffteil benötigen, kann die Herstellung bis zu 12 bis 14 Wochen oder sogar länger dauern. Und mit AM können Sie das gleiche Ergebnis in viel schnellerer Zeit erzielen, vielleicht in 2 bis 4 Wochen.

Das bedeutet, dass Sie beim 3D-Druck mindestens 3 Iterationen eines Teils haben können, während Sie beim Spritzgießen nur eine haben, mit der Sie Ihr Bauteil verbessern können. Auf diese Weise ermöglicht AM einen viel kürzeren Iterationszyklus, mit dem Sie Ihr Bauteil verbessern können.

Dies ist nur ein Bereich, in dem 3D-Druck hilfreich sein kann.

In Bezug auf die Serienproduktion erwarte ich, dass AM noch viel stärker als heute zur Individualisierung von Autos eingesetzt wird. Es macht wenig Sinn, Massenbauteile wie Sitze oder Lenkräder in 3D zu drucken.

Aber wenn Sie kleine Produktionsmengen haben, wie es heute bei Luxusautos oder Sportwagen der Fall ist, können mit AM Spezialteile für solche Autos wirtschaftlicher hergestellt werden, als wenn Sie sie mit einer traditionellen Technologie herstellen .

Wir werden dies zunächst in einer sehr exklusiven Fahrzeuglinie und mit einem sehr begrenzten Satz von produzierten Teilen sehen.

Wenn AM-Prozesse schneller und besser werden, werden wir irgendwann feststellen, dass das AM-Produktionsvolumen von einigen hundert Teilen auf mehrere tausend Teile anwächst.

Gibt es bei AM noch Herausforderungen, den Übergang zur Serienproduktion zu beschleunigen?

Es gibt viele Hindernisse.

Eine davon sind materielle Beschränkungen. Es ist noch ein weiter Weg für die Industrie, bis wir die richtigen Materialien, sowohl Metalle als auch Kunststoffe, für Automobilanwendungen haben. Einige unserer Komponenten erfordern beispielsweise hochwertigen Stahl, der sehr hohen Drücken standhält Kunststoffmaterialien, die derzeit entweder nicht auf dem Markt erhältlich sind oder viel teurer sind als die Materialien, die wir bei herkömmlichen Verfahren verwenden.

Sie haben beispielsweise ein Kunststoffbauteil in der Nähe eines Verbrennungsmotors. Dieses Teil hat sehr hohe Temperaturanforderungen und besteht typischerweise aus einem mit Glasfasern gefüllten Polyamid. AM-Materialien können dieses Teil nicht auf die gleiche Weise und mit den gleichen Eigenschaften herstellen, die wir heute bei herkömmlichen Kunststoffen sehen.

Ein bearbeiteter Werkstoff und ein additiv gefertigter Werkstoff hätten völlig unterschiedliche Eigenschaften, denn durch das schichtweise Aufschmelzen von Material entsteht eine andere innere Mikrostruktur, als wir es von Standardmaterialien gewohnt sind.

Ein weiteres Hindernis ist der Mangel an Genauigkeit und Wiederholbarkeit. AM-Systeme müssen noch verbessert werden, damit sie jedes Mal dieselben Teile auf verschiedenen Druckern mit genauen Abmessungen drucken können.

Wenn Sie sich die Anschlüsse und andere Komponenten ansehen, die über sehr kleine Löcher und sehr enge Toleranzen, dann ist dies auch für 3D-Drucker eine Herausforderung in der Herstellung.

Schließlich sehen wir viele manuelle Prozesse in AM. Obwohl die Industrie zugegebenermaßen versucht, mehr Automatisierung einzuführen, gibt es noch viele manuelle Prozesse, zum Beispiel die Pulverentfernung im Metall-3D-Druck, was die Technologie sehr kostenintensiv macht.

Produktivität ist ein entscheidender Faktor für die Automobilindustrie, wenn es um die Einführung von AM geht.

Wie sehen Sie die Entwicklung von AM in der Automobilindustrie in den nächsten 5 Jahren?

Die Automobilindustrie verfolgt einen anderen Anwendungsansatz als die Medizin- oder Luft- und Raumfahrtindustrie, wo Produkte in der Regel eine lange Lebensdauer haben, z.B. 20 oder mehr Jahre für ein Flugzeug.

Der Preis in der Automobilproduktion ist auch niedriger, und man muss sehr eng kalkulieren. Das bedeutet, dass AM nur dann zum Einsatz kommen wird, wenn es einen deutlichen Kostenvorteil hat.

Ich bin eher vorsichtig mit der Aussage, dass AM in den nächsten Jahren für ernsthafte Automobilkomponenten eingesetzt werden wird. Es wird definitiv weiterhin als Beschleuniger für die Produktentwicklung dienen.

Es wird noch lange dauern, bis wir additive Fertigung für die Massenproduktion in der Automobilindustrie sehen werden.

Ist es schwierig, die Leute vom Wert des 3D-Drucks zu überzeugen, oder sind die Leute Ihrer Meinung nach sehr empfänglich für die Einführung der Technologie?

Es kommt sehr darauf an. Als wir anfingen, hatten wir einen ziemlich missionarischen Ansatz, um alle davon zu überzeugen, dass 3D-Druck eines der großartigsten Dinge der Welt ist.

Heute konzentrieren wir uns mehr auf Projekte, die in der Produktion wirklich einen Unterschied machen. Nicht alles, was additiv gemacht werden kann, sollte mit dieser Technologie gemacht werden. Wir prüfen sehr genau Anwendungen, die vom 3D-Druck profitieren könnten.

In den 4 Jahren seit meinem Einstieg haben wir gesehen, dass viele Leute auch schon einen Drucker zu Hause haben. So geben wir ihnen die Möglichkeit, einen 3D-Drucker nicht nur im Privatleben, sondern auch im Beruf zu nutzen, um etwas Neues zu machen.

Gibt es Trends in der Branche, auf die Sie sich freuen?

Das ist eine interessante Frage.

Ich interessiere mich sehr für Start-ups, die wirklich halten, was sie versprechen. Ich habe viele Start-ups gesehen, die versuchen, ein Geschäftsmodell um einen nicht klar entwickelten Prozess herum aufzubauen.

Aber ich bin fasziniert von neuen Prozessen, die wirklich funktionieren. Im Kunststoff- und Metallbereich sehen wir viele interessante Entwicklungen von den größeren Herstellern, die AM wirklich ernst nehmen.

Früher waren die Leute glücklich, wenn sie ein Teil in der Hand hatten, und man konnte ihnen sagen, dass es 3D-gedruckt war. Heute kümmert man sich viel mehr um alle technischen Details, damit die Eigenschaften des bedruckten Materials eingehalten werden.

Mir gefällt auch, dass der Markt professioneller wird. Damit erhalten Sie auch für Filamente qualifizierte technische Daten, die neben der mechanischen Zugbeanspruchung auch Sicherheitsdatenblätter beinhalten. Das macht den Einsatz von 3D-Druck in unserer täglichen Arbeit viel einfacher.

Was bringt das Jahr 2020 für den Geschäftsbereich Powertrain Solutions von Bosch in Bezug auf AM?

Die nächsten 12 Monate werden einen klaren Fokus auf Kostensenkung und interne Verbesserung unserer Fertigungsprozesse haben.

Wir werden auf eine höhere Verfügbarkeit des 3D-Drucks in Powertrain Solutions drängen. Dies bedeutet, dass unsere Mitarbeiter mehr Möglichkeiten haben, AM für Kleinserien- bis Mittelserienproduktionen einzusetzen.