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| von Yannick Tiedemann

Auf der NAIAS, der North American International Auto Show in Detroit, demonstrierte das Unternehmen Local Motors den Bau eines Autos aus dem Drucker. 44 Stunden benötigte die gleichnamige Microfactory von der Größe eines Schiffscontainers, um das Auto Schicht für Schicht aus einer zähen Kunststoffmasse herzustellen. Eigentlich baut der Drucker auch nicht das ganze Auto. Elektromotor, Batterie, Fahrgestell, die gesamte Elektrik kauft Local Motors bei Renault zu. Teile, die für das Funktionieren des Fahrzeugs nicht ganz unwesentlich sind. Die in der Presse herumgereichte Behauptung, hier komme „ein Auto komplett aus dem Drucker“, ist also zumindest ein klein wenig übertrieben.

Nebenbei bemerkt ist mit dem Auto aus dem Drucker auch noch keine ausreichende passive Sicherheit zu erzielen, denn bei einem Crash zerplatzt die Karosserie in tausend Splitter, wie das Unternehmen übrigens selbst zugibt. Nichtsdestotrotz entwickelte sich der Local-Motors-Container auf der NAIAS zu einem richtigen Publikumsmagneten. Denn 3D-Fertigung ist angesagt, sie eröffnet interessante Möglichkeiten. Sogar das renommierte Technik-Marktforschungsinstitut ID-TechEx bescheinigt der Technologie mittlerweile eine gewisse technische Reife und prognostiziert dem Gerätemarkt bis 2025 ein Volumen von 20 Milliarden Dollar. 2012 belief sich dieses auf gerade mal eine Milliarde Dollar – und zwar weltweit.

Das größte Potenzial hat der 3D-Druck dort, wo in kleinen und kleinsten Stückzahlen hochwertige Bauteile gefertigt werden, etwa in der Luftfahrt oder im Formel-1-Rennsport: Dort werden beispielsweise Turbinenschaufeln für Turbolader nach diesem Verfahren hergestellt. Denn per 3D-Druck lassen sich Formen erzeugen, die mit herkömmlichen Mitteln wie Fräsen, Gießen oder Funkenerodieren nicht möglich sind, etwa Hohlkörper. In der Formel 1 macht man sich diese Fähigkeit zunutze, um extrem leichte Turbinenschaufeln zu bauen: Weil die Teile innen hohl sind, sind sie auch leicht. Damit weisen sie eine niedrige Massenträgheit auf und setzen der schlagartigen Beschleunigung bei Durchtreten des Gaspedals nicht so einen hohen Widerstand entgegen wie herkömmlich gefertigte Schaufeln.

In den Zeiten von Industrie 4.0 geht es bekanntlich auch um flexible Fertigung, kostengünstig auch bei Losgröße eins. Ist also der 3D-Druck eine angesagte Technik für die künftige Autofertigung, ist womöglich die Microfactory von Local Motors die Blaupause für die schlanke Produktion der Zukunft? Einiges spricht dafür: Manche Hersteller können in diesem Verfahren bereits Bauteile aus Metall herstellen; sogar funktionsfähige Elektronikplatinen mit eingebetteten Leiterbahnen kann man sich mittlerweile drucken. Schwieriger wird es, wenn die Teile nicht nur eine bestimmte Form haben sollen, sondern auch Materialeigenschaften vorgegeben werden, etwa eine bestimmte Oberflächenhärte oder magnetische Eigenschaften. Oder ein bestimmtes thermisches Verhalten – wenn also beispielsweise die Ausdehnung eines Bauteils in Abhängigkeit von der Temperatur verlangt wird. Vieles davon geht bereits. Heutige CAD-Software ermöglicht in der Regel die Beschreibung der Materialeigenschaften. Diese Daten könnte man für die Herstellung gedruckter Teile nutzen.

„Momentan gibt es eine richtige Explosion in Richtung Materialvielfalt“, erklärt Wilfried Gassner, Senior Technical Specialist bei CAD- Softwarehersteller Dassault. Zwar erreichten die Teile aus dem Drucker noch nicht die Qualität hochvergüteter Stähle, aber die Materialeigenschaften ließen sich recht einfach vorgeben. Also künftig auch Blattfedern, Kardanwellen und Motorblöcke aus dem Drucker? Möglich wäre das, sinnvoll wäre es eher nicht. Denn „die großen Chancen für den 3D-Druck liegen woanders“, erklärt Karl Osti, Business Development Manager beim CAD-Softwarehersteller Autodesk. Etwa dort, wo es um Strukturen geht, die sich anders nicht herstellen lassen. Oder wo es auf eine drastische Gewichtsersparnis ankommt – wie in dem oben angeführten Beispiel mit den Turbinenschaufeln für Abgasturbolader. Von ihrer besten Seite zeigen sich additive Verfahren (so lautet die korrekte Bezeichnung für den eher umgangssprachlichen Ausdruck 3D-Druck), wenn es beispielsweise um die Fertigung mikromechanischer Teile geht, gerne auch bei der Herstellung mehrerer Teile in einem Durchgang. Beispiele sind Kleinst-Planetengetriebe oder medizinische Dosierpumpen. „Die lassen sich herkömmlich gar nicht produzieren“, so Gassner. Überhaupt ist Umdenken angesagt, will man die neue Technik optimal nutzen. „Wer ein Teil über additive Verfahren herstellen will, der muss anders an die Konstruktion herangehen als einer, der in Pressteilen oder Gesenkschmieden denkt“, erläutert Gassner.

Die Autoindustrie, in deren Genen eben solche Pressteile und Gesenkschmieden angelegt sind, schleicht heute um die neue Technik ein wenig herum wie die Katze um den sprichwörtlichen heißen Brei. Sie lässt Designer, Prototypenbauer und andere Spezialisten damit experimentieren, aber für einen produktiven Einsatz ist die Technik zumindest einstweilen noch viel zu teuer. „Wir denken darüber nach, aber der Einsatz ist noch nicht wirtschaftlich“, heißt es beispielsweise bei Daimler. Genutzt wird die Technik vereinzelt zur Herstellung von Designteilen beim Modellaufbau. Aber gerade in diesem Bereich erfährt der 3D-Druck eine starke Konkurrenz durch eine andere Technik. „Mockups braucht man eigentlich immer weniger, weil man mit virtuellen Prototypen immer besser herumspielen kann“, hat Gassner beobachtet.

Eine zukunftsträchtige Anwendung für additive Verfahren sieht Gassner aber dann doch. „Man könnte möglicherweise große Kostenersparnisse erzielen, wenn man Ersatzteile nur noch nach Bedarf lokal ausdruckt“, so der Spezialist. „Dann könnte man sich die gesamte Lagerhaltung und den Transport sparen.“ So schnell wird das wohl aber nicht passieren. Jedenfalls nicht bei Ersatzteilen, deren Funktion sich nicht nur auf das gute Aussehen beschränken soll. Sicherheitsrelevante Teile von der Bremsscheibe bis zum Achsschenkel erfordern eine entsprechende Qualifizierung – und daran hapert es einstweilen noch. „Die Qualifizierung von Prozessen und Materialien bleibt problematisch, besonders für Metalle“, konstatieren die Marktforscher von ID-TechEx.

Autor: Christoph Hammerschmidt

Bild: Local Motors