Additive Manufacturing (AM) auf dem Weg zum industriellen Standard

27.06.2011

Just in time: Die Rapid.Tech 2011

„Ready for take off“ könnte dieser Artikel auch überschrieben sein. Das nicht nur, weil es auf der diesjährigen Rapid.Tech vom 24.-25. Mai in Erfurt zum ersten Mal das Fachforum „Luftfahrt“ gab, sondern vor allem wegen des rasanten Fortschritts der generativen Fertigungsverfahren hin zu ihrer breiten industriellen Anwendung. Experten erwarten in vielen Bereichen in den kommenden fünf Jahren einen tief greifenden Wandel der Produktion. Mancher spricht schon jetzt von einer bevorstehenden neuen industriellen Revolution.

Schnellere Entwicklung und Fertigung, maximale Freiheit in der Anwendung

Die generative Fertigung verkürzt bereits heute die Entwicklungszeit und die Fertigungsdauer von Prototypen, Produkten und Werkzeugen. Was sie für Anwender interessant macht, sind neben dieser Zeitersparnis auch die kaum mehr vorhandenen Beschränkungen bei der geometrischen Gestaltung. Auf der zweitägigen Anwendertagung wurden folglich ganz unterschiedliche Aspekte und Möglichkeiten des AM erörtert. Materialeigenschaften, Verfahren und die damit zusammenhängenden Anforderungen und auch Probleme wurden intensiv diskutiert. Aber auch mit den neuen Verfahren verbundene juristische Fragen wurden beleuchtet: Wie steht es z. B. um die Rückverfolgbarkeit und Haftung bei in CAD/CAM-Verfahren hergestellten Produkten? Michael Brandl und Matthias Berge von der TU Ilmenau stellten eine Lösung vor, die den generativen Aufbauprozess nutzt und Kennzeichnungen bereits bei seiner Entstehung mit dem Bauteil verknüpft.
Schwierigkeiten der Qualitätssicherung waren ein oft diskutiertes Thema. Eine besondere Lösung beim Laser-Sintern bietet der Einsatz von Thermographie-Kameras. Andreas Wegner und Professor Dr. Gerd Witt (Universität Duisburg-Essen) präsentierten einen Ansatz, bei dem mit Kameras inhomogene Temperaturverteilungen im Bauraum identifiziert werden, um diese Ergebnisse schließlich für die Prozessvorbereitung nutzen zu können.

Luftfahrt profitiert von optimierten Materialien und Eigenschaften

Den Anwendungsmöglichkeiten des AM in der Luftfahrt widmete sich das gleichnamige Fachforum. Die Weiterentwicklung der Additiven Fertigungsverfahren zu echten Serienverfahren bildet eine wichtige Voraussetzung für die Nutzung in diesem Bereich. Dazu gehören Maschinen- und Materialentwicklungen und auch das planerische Vorausdenken. Bezüglich der Werkstoffe sind sowohl bei den Metallen als auch bei den Kunststoffen signifikante Eigenschaftsverbesserungen feststellbar und auch die Maschinenhersteller unternehmen große Anstrengungen, um die Zuverlässigkeit und die Reproduzierbarkeit weiter zu verbessern.
Mit großer Aufmerksamkeit wurden die Praxisberichte verfolgt. Markus Oeding z. B. hob die Vorteile der generativen Fertigungsverfahren am Beispiel des FDM (Fused Deposition Modeling) gegenüber traditionellen Fertigungsverfahren hervor. Generative Verfahren ermöglichen eine bislang unbekannte Freiheit im Design bei gleichzeitiger Reduktion von Risiken. Durch die in der Fertigung nachgelagerten Bearbeitungsprozesse werden Bauteile mit verschiedensten Oberflächen nach Kundenwünschen für Flugzeughersteller, Komponentenhersteller, VIP-Ausrüster, Wartungsunternehmen oder Fluglinien produziert.
Ein besonderer Diskussionsbedarf besteht unter anderem nach wie vor bei der Zertifizierung. Zu klären bleibt, wie die Zertifizierung unterstützt werden kann und wie sich dadurch der Markt verändert. Erwartet wird, dass sie die Produkt- und Prozessqualität insgesamt verbessert.
Dr. Eric Klemp von der Universität Paderborn und Programmorganisator des Forums freute sich über „... ein gelungenes erstes Forum Luftfahrt mit guten Besucherzahlen. Von der Idee bis zum Produkt wurde den Zuhörern die gesamte Palette von der Produktentstehung bis zur Anwendung aufgezeigt.“

Kostensenkungen und Zeitersparnisse bei Zahn- und Kieferbehandlungen

Weiterhin ungebremst ist auch der Fortschritt in der Anwendung von CAD/CAM-Verfahren in der Zahntechnik: Neben „normalem“ Zahnersatz wie Kronen und Brücken, spielen Implantatarbeiten und kieferorthopädische Anwendungen eine immer größere Rolle.
Die Vorträge des dritten Fachforums „CAD/CAM und Rapid Prototyping in der Zahntechnik“ beleuchteten neben dem in dieser Branche bereits gut bekannten Lasermelting erfolgreiche Beispiele weiterer Technologien wie das 3D-Printing für Gussverfahren und die direkte Herstellung von Zahnersatz in biokompatiblen Composites. Neue Werkstoffe, Verfahren und die Vorstellung praktischer Beispiele prägten das Forum. Die Vorträge von Hans Raapke (Dental Inside) und Peter Neumeier (Praxis 32 Schöne Zähne) zu Implantatarbeiten beeindruckten durch die dargestellten Patientenfälle und zeigten den Einsatz neuer Technologien nicht nur theoretisch auf, sondern belegten mit dokumentierten positiven Ergebnissen den praktischen Erfolg für Patienten und Behandelnde.
„Wer die intelligenteste Verknüpfung von Mess-, Planungs- und Fertigungstechnologie bietet, wird in Zukunft die Nase vorn haben“, betont Antonius Köster, der Initiator des Fachforums. Dabei wird die Nähe zum Patienten mit qualifizierter Beratung einen ebenso hohen Stellenwert haben, wie die Kosten für den Zahnersatz. Diese werden dank neuer Materialien und Anlagen sinken. Großen Kommunikationsbedarf gibt es noch an den Schnittstellen von Ärzten, Laboren und Fertigungszentren. Aber auch im Austausch mit und in der Beratung durch Krankenkassen steckt noch viel Potenzial. Denn ein gut koordinierter Behandlungsplan zwischen Zahnarzt und Labor kann dem Patienten sehr viel Behandlungsdauer sparen und zu einer besseren Versorgung führen, was sogar günstiger sein kann als jeder Auslandszahnersatz.
Das Fachforum Zahntechnik zeigte eine Branche im Umbruch, die sich die neuesten Technologien zu Nutze macht. Generative Verfahren und die Fortschritte in CAD/CAM und Scantechnologie werden die Zahnmedizin nachhaltig verändern. Die Rapid.Tech 2011 machte dies eindrucksvoll deutlich.
AM besitzt ein enormes Effizienzpotenzial für die Medizintechnik

Das zum zweiten Mal veranstaltete eintägige Fachforum „Medizintechnik“ stand ganz unter dem Eindruck des Einsatzes marktreifer Rapid Manufacturing-Anlagen zur direkten Herstellung von Implantaten und Prothesen.
Den dabei wichtigen ökonomischen Aspekt griff Patrick Ohldin (Arcam AB) auf. In seinem Vortrag zeigte er, dass AM aufgrund seiner Geschwindigkeit bzw. Effizienz bei diversen Herstellern, insbesondere von Implantaten, bereits sehr produktiv eingesetzt wird. Die Fertigung von Prothesen mit integrierten Traberkelstrukturen spart das zeitaufwändige Beschichten. Außerdem können beim AM die Traberkelstrukturen optimiert und damit ihr Einwachsen in den Knochen gefördert werden. Neben ethischen Fragen, dem Umsetzen der gesetzlichen Bestimmungen zur Herstellung medizinischer Produkte, werden sich insbesondere Dienstleister und Hersteller in Zukunft auch stark mit der Zertifizierung und mit medizintechnischen Normen beschäftigen. Doch die „Marschrichtung“ ist klar: Das enorme Potenzial bei der Produktivitätssteigerung mit Rapid Manufacturing-Anlagen sowie das optimale Ausnutzen dieser Technologie wird zu immer schnellerer Herstellung von kostengünstigen, gewichtsoptimierten und individuellen Implantaten führen. Die Teilnehmer des medizintechnischen Fachforums erhielten neue, spannende Einblicke in bereits praktisch erfolgreich umgesetzte Lösungen und sind dank der Berichte aus der Forschung bestens auf die zukünftige Entwicklung vorbereitet.

Neue Freiheiten bei der Konstruktion bestmöglich nutzen

Zentrale Fragen des Konstrukteurtags behandelten Handlungsanweisungen, Tipps und Erfahrungen aus der Praxis. Die Beiträge fokussierten das konstruktive Umsetzen von Design- sowie Ergonomieanforderungen und Fallbeispiele der Umsetzung von Rapid Manufacturing-Prozessen unter konstruktiven Gesichtspunkten.
Höchst spannende neue Ansätze, die Branchen übergreifend interessant und Ziel führend sind, stellte Prof. Peter Raab von der Hochschule Coburg/Coburg-designlab vor. In seinem Vortrag „Generative Verfahren und Perspektiven für eine Konvergenz“ beschäftigte er sich mit den grundlegenden Umwälzungen in der Fertigung, bedingt durch die interaktive Kommunikation im Web 2.0 und den Möglichkeiten generativer Verfahren. Damit deutet sich an, dass ein branchen- und fertigungsdisziplinäres Handeln nach heutigem Verständnis mehr und mehr verschwinden wird. Es wird abgelöst werden von in Ansätzen erkennbaren innovativen Konvergenzen sowohl in der Produkt- und Produktionskonzeption als auch bei der Konsumentenintegration. In einem eigenen Schwerpunkt beschäftigten sich die Teilnehmer mit den Potenzialen von Rapid Product Development und Rapid Manufacturing in neuen Wachstumsbranchen. Die Anwendung der RP-Technologien zur direkten individualisierten Produktion eröffnet Konstrukteuren völlig neue Freiheiten. Professor Dr. Thomas Seul (FH Schmalkalden), Co-Moderator des Konstrukteurstags, betont das darin liegende Potenzial: „Diese Freiheiten, gepaart mit den technischen Möglichkeiten der Additiven Fertigungsverfahren auf dem Gebiet des Rapid Manufacturing, sind eine großartige Ergänzung bei der Herstellung neuer Serienprodukte.“

Die nächste Rapid.Tech findet statt vom 8. bis 9. Mai 2012.

www.rapidtech.de

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