15.02.2017  | Netzcode: 5189562
AMBERG

Wo gearbeitet wird, fallen keine Späne mehr

Was kann der 3-D-Drucker? Neuigkeiten aus der Forschung

Professor Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl mit einem
Professor Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl mit einem Musterbeispiel für 3-D-Druck: einem Ausgleichsgetriebe aus mehreren Teilen, das voll beweglich und am Stück aus dem Drucker kommt.
Der "Nahrungs-Replikator" im Raumschiff Enterprise materialisiert in Sekunden jedes beliebige Gericht auf dem Teller. Fast schon ähnliche Fähigkeiten werden in der allgemeinen Technik-Euphorie dieser Tage dem 3-D-Druck zugeschrieben. Doch welche Möglichkeiten bietet diese Technologie tatsächlich? Dieser Frage gingen bei einer Veranstaltung der IHK Oberpfalz und der OTH Amberg-Weiden in der Reihe "Treffpunkt Hochschule" Referenten der OTH Amberg nach, die gerade genau über dieses Gebiet forschen.

Wird in der Fabrik der Zukunft nur noch gedruckt und nicht mehr gefräst und gebohrt? Lassen sich beinahe beliebige Werkstücke mit einem einzigen Druckvorgang darstellen? Ganz so einfach ist es wohl nicht, wie aus dem Hauptvortrag von Professor Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl hervorging. Das Prinzip des 3-D-Drucks ist einfach, die Umsetzung schwierig: Der „Drucker“ trägt zum Beispiel ein heißes, flüssiges Polymer Schicht für Schicht auf, bis aus vielen Schichten ein dreidimensionales (daher 3-D) Objekt entstanden ist.
Um Einstein glatt zu kriegen, muss die CNC-Fräse
Um Einstein glatt zu kriegen, muss die CNC-Fräse ran.


Aus diesem Prozess ergibt sich schon ein Nachteil. So hat man an der OTH einen „Einstein-Kopf“ mittels 3-D-Druck hergestellt, doch man erkennt die vielen Schichten am Ergebnis noch deutlich. Deshalb musste man den Kopf in einem zweiten Bearbeitungsschritt mit einer klassischen CNC-Fräse (Computerized Numerical Control = computergesteuerte numerische Steuerung, Verfahren zur Steuerung von Werkzeugmaschinen) nachbearbeiten, damit er schön glatt wurde.
Wissenschaftliche Mitarbeiter zeigten den
Wissenschaftliche Mitarbeiter zeigten den Besuchern an mehreren Stationen, wie 3-D-Druck praktisch vor sich geht. Bilder: Harald Mohr


Die Auflösung beim 3-D-Druck kommt also nicht an die beim CNC-Fräsen heran. Auch eignen sich nur bestimmte Materialien für den 3-D-Druck. „Die additiven Fertigungsverfahren werden andere Verfahren nicht vollständig ersetzen“, relativierte daher Professor Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl. „Es sind noch viele Baustellen zu bearbeiten.“ Welche das sind, will man mit einem eigens konstruierten Qualitätsprüfteil herausfinden, das über viele Schikanen für den Fertigungsprozess verfügt. So enthält es alle möglichen Rundungen und komplizierte Bohrungen. Auch müssen immer schmaler werdende Stege und Schlitze dargestellt werden, eine Herausforderung, wie sich zeigte.
Das kann man mit 3-D-Druck alles machen. Im
Das kann man mit 3-D-Druck alles machen. Im Vordergrund selbst konstruierte Qualitätsprüfteile.


Beliebig dünn kann das Material nicht gedruckt werden. Wie bei einem normalen Tintenstrahldrucker auch ist die Auflösung in der X- und Y-Achse durch die Breite des Strahls, zusätzlich in der Z-Achse durch die Dicke der Schichten begrenzt. Auch dauert der „Ausdruck“ des Werkstücks viele Stunden.

Dafür bietet der 3-D-Druck auch viele Vorteile. Das im Jahr 1983 erfundene Verfahren fand schnell Einzug in die Prototypen-Fertigung, weil man nicht erst aufwendig Formen für den Spritzguss bauen oder die CNC-Fräse programmieren muss. Vor etwa 20 Jahren entstand so der Begriff „Rapid Prototyping“. Seit einigen Jahren ist „Additive Manufacturing“ dazu gekommen (von „additives Herstellungsverfahren“, das bedeutet, dass bei der Herstellung neues Material „addiert“ wird).
OTH-Präsidentin Professorin Dr. Andrea Klug
OTH-Präsidentin Professorin Dr. Andrea Klug begrüßte etwa 150 Gäste. Bilder: Harald Mohr


Die Zukunft des 3-D-Druckes liegt laut Professor Dr.-Ing. Wolfgang Blöchl nicht in der Großserie einfacher Strukturen, sondern in Kleinserien komplexer Strukturen, bei denen der Lohnanteil bei klassischer Fertigung sehr hoch ist. „Complexity is for free, ich zahle nur das Volumen.“

Auch Oldtimer-Freunde können Hoffnung schöpfen. Vielleicht braucht man künftig keine Ersatzteillager mehr, sondern nur noch Daten. Das benötigte Teil könnte dann der 3-D-Drucker nagelneu ausdrucken. (moh)

Verschiedene "Einstein"-Prototypen.	Bilder:
Verschiedene "Einstein"-Prototypen. Bilder: Harald Mohr

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