Bauteile aus dem 3D-Drucker mit bionischen Strukturen.

Am neuen 3D-Druckcampus von BMWentstehen Prototypen- und Serienbauteile unter anderem durch metallbasierte additive Verfahren. Bild: BMW

Additive Fertigungsverfahren konnten über viele Jahre ihre Vielseitigkeit beweisen und mit Geräten der jüngsten Generation und zuverlässigen Materialmixturen die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse unter Beweis stellen.

Namhafte Automobilhersteller investieren nicht unerhebliche Summen in veritable Kompetenzzentren, in denen sie sowohl die Technologien als auch die Möglichkeiten für die gesamte Wertschöpfungskette inhouse abbilden und zeigen, wie sich sogar hochbelastbare Komponenten herstellen lassen.

Integraler Bestandteil des Produktionssystems

Beispiel BMW: Der bayerische Automobilkonzern eröffnete im Juni seinen Technologiecampus für 3D-Druck in Oberschleißheim bei München. 15 Millionen Euro haben die Münchener in den Standort investiert – die Maschinen nicht mitgerechnet. Im vergangenen Jahr hat der Konzern etwa 300.000 Teile additiv gefertigt – Tendenz steigend.

„Wir arbeiten intensiv daran, die additive Fertigung auszureifen und einen maximalen Nutzen über den gesamten Produktlebenszyklus – von der Konzeptidee eines Fahrzeugs und der Produktion bis hin zum Aftersales-Bereich und dem Einsatz in klassischen Fahrzeugen zu generieren“, schildert Jens Ertel, Leiter des Additive Manufacturing Campus der BMW Group.

BMWs Produktionsvorstand Milan Nedeljkovic sagte anlässlich der Campuseröffnung: „Die additive Fertigung ist schon jetzt ein integraler Bestandteil unseres weltweiten Produktionssystems und in unserer Digitalisierungsstrategie fest verankert.“ Auf einer Fläche von etwa 6800 Quadratmetern vereint der Campus Produktion, Forschung und Weiterbildung. Dazu zählen sowohl die Verarbeitung von Metall als auch Kunststoff.

Zwei Mitarbeiter von BMW modellieren ein Bauteil am Computer und bereiten es damit für den 3D-Druck vor.
Gescannte Bauteile können am Computer auch modelliert werden. Bild: BMW

Flächendeckender Einsatz im Unternehmen

Doktoranden und Studierenden wird dort zudem die Möglichkeit geboten, sich zu neuesten Erkenntnissen auszutauschen. Auch der Wissenstransfer mit Forschungsinstituten sowie Startups soll in Oberschleißheim gelebt werden. Zu einem der jüngsten Investments zählt das Startup Elise, das es Ingenieuren ermöglichen soll, eine Bauteil-DNA zu erstellen, die alle technischen Anforderungen wie zum Beispiel Lasten, Fertigungsrestriktionen, Kosten sowie mögliche Optimierungsparameter beinhaltet.

Im Vorentwicklungsbereich werden neue Technologien und Werkstoffe optimiert und für den flächendeckenden Einsatz im gesamten Unternehmen vorbereitet. Neben der Bauteilefertigung bietet das Campusteam Beratungen und Schulungen für Mitarbeiter aus den verschiedenen Unternehmensbereichen an.

Senkung der Kosten um 50 Prozent

Aktuell arbeiten bis zu achtzig Mitarbeiter im Kompetenzzentrum. Etwa fünfzig industrielle Metall- und Kunststoffanlagen sind bereits in Betrieb. Zusätzlich verfügt die BMW Group über mehr als fünfzig Anlagen an weiteren Produktionsstandorten weltweit. Mit Blick auf die Serienproduktion und die passenden Verfahren strebt der OEM eine punktgenaue Fertigung mit passenden Verfahren an.

Bei der Serienproduktion von Kunststoffteilen soll es BMW zufolge künftig möglich sein, die Fertigungskosten um bis zu 50 Prozent zu senken. Dazu engagiert sich der Münchener Konzern in zahlreichen Projekten wie etwa Polyline (Integrierte Linienanwendung von polymerbasierten AM-Technologien), bei dem Experten unter anderem die digitale Vernetzung von Prozessschritten sowie eine durchgängige Methodik zur Qualitätssicherung entlang des Gesamtprozesses erarbeiten.

Daniel Schäfer, Bereichsleiter für Produktionsintegration und Pilotwerk bei der BMW Group: „Gleichzeitig arbeiten wir mit verschiedenen Bereichen innerhalb des Unternehmens wie der Fahrzeugentwicklung und der Komponentenfertigung sowie dem Einkauf- und Lieferantennetzwerk zusammen. So können wir die Technologie systematisch integrieren und wirksam einsetzen.“

Ein Hochleistungskolben für den Porsche 911 der im 3D-Druck entstanden ist
Erstmals entstehen Hochleistungskolben für den Porsche 911 GT2 RS im 3D-Druckverfahren. Bild: Porsche

Senkung der Kosten um 50 Prozent

Aktuell arbeiten bis zu achtzig Mitarbeiter im Kompetenzzentrum. Etwa fünfzig industrielle Metall- und Kunststoffanlagen sind bereits in Betrieb. Zusätzlich verfügt die BMW Group über mehr als fünfzig Anlagen an weiteren Produktionsstandorten weltweit. Mit Blick auf die Serienproduktion und die passenden Verfahren strebt der OEM eine punktgenaue Fertigung mit passenden Verfahren an.

Bei der Serienproduktion von Kunststoffteilen soll es BMW zufolge künftig möglich sein, die Fertigungskosten um bis zu 50 Prozent zu senken. Dazu engagiert sich der Münchener Konzern in zahlreichen Projekten wie etwa Polyline (Integrierte Linienanwendung von polymerbasierten AM-Technologien), bei dem Experten unter anderem die digitale Vernetzung von Prozessschritten sowie eine durchgängige Methodik zur Qualitätssicherung entlang des Gesamtprozesses erarbeiten.

Daniel Schäfer, Bereichsleiter für Produktionsintegration und Pilotwerk bei der BMW Group: „Gleichzeitig arbeiten wir mit verschiedenen Bereichen innerhalb des Unternehmens wie der Fahrzeugentwicklung und der Komponentenfertigung sowie dem Einkauf- und Lieferantennetzwerk zusammen. So können wir die Technologie systematisch integrieren und wirksam einsetzen.“

Bionische Strukturen

Was der 3D-Druck an Endprodukten hervorzubringen vermag, demonstriert derzeit Porsche. Gemeinsam mit den Partnern Mahle und Trumpf setzen die Sportwagenexperten die Technologie bei nichts Geringerem als den Kolben im Motor ihres Topmodells 911 GT2 RS um. Die Hochleistungskomponenten entstehen im Laser-Metall-Fusion-Verfahren, kurz LMF, bei dem hochreines Metallpulver zum Einsatz kommt. Ein Laserstrahl erhitzt entsprechend der Teilekontur die Pulveroberfläche und verschmelzt diese.

Wie Frank Ickinger aus der Antriebsvorentwicklung von Porsche erläutert, entstehen so bionische Strukturen, die mit herkömmlichen Guss- oder Schmiedeverfahren schlicht nicht erstellbar wären. Aufgrund der optimierten Strukturen wiegen die Kolben aus dem Vorentwicklungsprojekt überdies zehn Prozent weniger als die geschmiedeten Serien-Pendants und verfügen über einen integrierten und geschlossenen Kühlkanal im Kolbenboden. Porsche hat die Rezeptur des Metallpulvers mit Mahle erarbeitet.

So viel verraten die Experten: Man sei mit einem Material extrem hoher Dichte unterwegs. Die Qualität und Leistungsfähigkeit der Bauteile sichert Porsche mit der Messtechnik von Zeiss ab – etwa mithilfe von Computertomografie. Das Sechszylinder-Triebwerk hat bereits einen 200-Stunden-Dauerlauf absolviert. Zu den Visionen der Sportwagenexperten aus Zuffenhausen zählt nun eine weitere Verbreitung werkzeugloser Fertigung, um die Produktion zu flexibilisieren und mit Blick auf die Themen Leichtbau und Funktionsintegration für die Kunden spürbare Vorteile zu erzielen.

Kostenlose Registrierung

Newsletter
Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.

Ich habe die AGB, die Hinweise zum Widerrufsrecht und zum Datenschutz gelesen und akzeptiere diese.

*) Pflichtfeld

Sie sind bereits registriert?