2.2011
trends in automation
Impulse
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G
enerative Fertigungsverfahren –
je nach Sichtweise als Rapid
Prototyping oder Rapid Manu-
facturing bezeichnet – sind
heute ein fester Bestandteil des Produkt-
entstehungsprozesses. In Generativer
Fertigung produzierte Prototypen verfü-
gen weitgehend über die technischen
Eigenschaften eines marktfähigen Pro-
dukts. Unternehmen der Medizin- und
Dentaltechnik, der Luft- und Raumfahrt,
des Maschinenbaus sowie Automobilher-
steller und Autozulieferer können damit
ausserdem schnell und kostengünstig
Kleinserien auflegen – ohne teure und
aufwändige Formen und Werkzeuge.
Vier Wege zum Ziel
Im Prinzip funktioniert Rapid Prototyping
ganz einfach. Ein Bauteil wird in einem
3-D-CAD-Modell virtuell in einzelne Schei-
ben geschnitten. Ein 3-D-Drucker trägt
dann Schicht für Schicht real auf. Das
Material wird verflüssigt oder als aufge-
schmolzenes Pulver an den Stellen auf-
gebracht, an denen später das Bauteil
entstehen soll.
Neben dem Kunststoff-Lasersintern (SLS)
sind bei Festo drei weitere Verfahren im
Einsatz: Laserschmelzen (SLM) für Me-
talle wie Aluminium oder Stahl, Fused
Deposition Manufacturing (FDM) für Poly-
merprodukte und Stereolithografie (SLA).
Experten sagen der Kunststoffverarbei-
tung per Lasersintern und FDM eine glän-
zende Zukunft voraus: „In fünf Jahren
werden diese Verfahren zum Standard
gehören“, ist sich Klaus Müller-Lohmeier,
Leiter Advanced Prototyping Technology
bei Festo, sicher.
Bionisch schnell im Griff
Bestes Beispiel ist der bionische Adaptive
Greifer. Nach dem Vorbild der Fischflosse
geformt, entstand der Greifer im Selective
Laser Sintering-Verfahren. Dabei werden
0,1 mm dünne Schichten aus Kunststoff-
pulver nacheinander auf eine Plattform
aufgetragen und anschliessend jede ein-
zelne davon mittels Laser zu einem festen
Bauteil verschmolzen. Auf diese Weise
reduziert sich das Gewicht gegenüber
einem herkömmlichen Greifer aus Metall
um bis zu 90%.
Die Investition in die neue Festo Fast
Factory ist aufgegangen. Dazu Klaus
Müller-Lohmeier: „Wir setzen Rapid Pro-
totyping in der Forschung und Entwick-
lung ein, um insbesondere bei formge-
bundenen Teilen die Zeit für die Erstbe-
musterung zu verringern. Letztendlich
wird dadurch die gesamte Entwicklungs-
zeit reduziert und die Produkte kommen
schneller auf den Markt.“ Festo könne
aber auch schon einzelne Komponenten
in kleiner Serie schnell und vergleichs-
weise kostengünstig fertigen, da sich
die Werkzeugkosten einsparen lassen.
Enger Kundenkontakt
Die modernen Verfahren überzeugen auch
im direkten Kundenkontakt: „Wir können
schneller Musterbauteile erstellen, um mit
den Kunden Sonderausführungen zu be-
sprechen und Lösungsalternativen anzu-
bieten“, erklärt Müller-Lohmeier. So ent-
stehen über Nacht Kommunikations-
muster für Kundenkontakte oder Erst-
bemusterungsteile.
Inzwischen sind nur noch 75% der in Gene-
rativen Fertigungsverfahren hergestellten
Produkte interne Entwicklungen. 25%
gehen mittlerweile direkt an Kunden.
Nachgefragt
trends in automation:
Mit dem Bionischen
Handling-Assistenten hat
Festo den Deutschen Zu-
kunftspreis 2010 gewon-
nen. Welchen Anteil hat
die Festo Fast Factory an
diesem neuartigen Robo-
tersystem?
Klaus Müller-Lohmeier:
Wir aus der „Pulverbä-
ckerei“ haben für den
Bau der Einzelteile des
Bionischen Handling-
Assistenten gesorgt,
hierfür wurde das Kunststofflasersintern intensiv und
konsequent genutzt.
Welche Vorteile ermöglichen die Generativen Ferti-
gungsmethoden beim Bionischen Handling-Assistenten?
Müller-Lohmeier:
Durch das Generative Fertigungsver-
fahren können wir losgelöst von konventionellen Fer-
tigungsverfahren Strukturen aus der Natur – wie bei-
spielsweise den Elefantenrüssel“ – beinahe eins zu eins
abbilden. Aufgrund der vorliegenden Geometrie, der
tiefen Schlaufen in der Wand des „Rüsselsegments“,
gibt es dazu keine alternativen Fertigungsmöglichkei-
ten. Hier findet ein sichtbarer Paradigmenwechsel statt:
weg von der fertigungsorientierten Konstruktion hin zur
designorientierten Fertigung.
Wird das Rapid Manufacturing die spanenden Verfah-
ren in Zukunft verdrängen?
Müller-Lohmeier:
Ich sehe die generativen Verfahren
eher als weiteren Pfeil im grossen Köcher der Ferti-
gungsverfahren, der in Abhängigkeit von der Material-
auswahl, Stückzahl, der Geometriekomplexität, den
funktionalen Anforderungen und den wirtschaftlichen
Randbedin-gungen bei Bedarf herausgezogen und ein-
gesetzt wer-den kann. Experten sagen jedoch, wenn
auch branchenabhängig, für generativ gefertigte Teile
einen wachsenden Anteil an der Gesamtmenge aller
produzierten Teile voraus. Die Schichtbauverfahren
kommen hier dem Trend zur Individualisierung und dem
Customizing klar entgegen.
Klaus Müller-Lohmeier,
Leiter Advanced Prototyping
Technology, Festo