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04.06.2018

3D-Metalldruck: So bleiben klassische Gießereien wettbewerbsfähig

Ob Flugzeugbauer, Fahrzeughersteller oder Designer: Ist die schnelle Produktion komplexer Bauteile in kleiner Serie gefragt, setzen immer mehr Betriebe auf 3D-Metalldruck. Ist damit das Ende der klassischen Gießerei-Branche eingeläutet? Nein, sagt 3D-Druck-Anbieter Voxeljet.


Ein Liter gedruckter Sand kostet nur neun Euro


Binder Jetting ist schneller und günstiger als die meisten anderen 3D-Druckverfahren. Da der Druckkopf einer VX4000 über mehr als 25.000 einzeln ansteuerbare Düsen und damit eine Druckkopfbreite von 1.100 Millimetern verfügt, erreicht der Drucker Aufbauraten von bis zu 120 Litern pro Stunde. Im Gegensatz dazu sind Drucker, die beim selektiven Laserschmelzen (SLM) mit nur einem Laser punktuell arbeiten, weit langsamer. Ihre Aufbauraten liegen bei rund 0,1 Litern pro Stunde.

  • Eine topologieoptimierte Wartungstür für Flugzeuge mit den Maßen ca. 775 x 477 x 238 mm. Die Kombination aus 3D-Druck und Feinguss ermöglichte eine Gewichtseinsparung von 30 % bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit und Stabilität im Vergleich zu konventionellen Fertigungsmethoden. Kein Direct Metal Laser Sintering-System verfügt über derart hochvolumige Bauraumgröße wie das 3D-Druckssystem VX 1000 von voxeljet. Nur durch den 3D-Druck mit Polymethylmethacrylat (PMMA) konnte die große Tür an einem Stück gedruckt und anschließend im Feinguss gegossen werden. Bild: Voxeljet

    Eine topologieoptimierte Wartungstür für Flugzeuge mit den Maßen ca. 775 x 477 x 238 mm. Die Kombination aus 3D-Druck und Feinguss ermöglichte eine Gewichtseinsparung von 30 % bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit und Stabilität im Vergleich zu konventionellen Fertigungsmethoden. Kein Direct Metal Laser Sintering-System verfügt über derart hochvolumige Bauraumgröße wie das 3D-Druckssystem VX 1000 von voxeljet. Nur durch den 3D-Druck mit Polymethylmethacrylat (PMMA) konnte die große Tür an einem Stück gedruckt und anschließend im Feinguss gegossen werden. Bild: Voxeljet

  • Eine topologieoptimierte Wartungstür für Flugzeuge mit den Maßen ca. 775 x 477 x 238 mm. Die Kombination aus 3D-Druck und Feinguss ermöglichte eine Gewichtseinsparung von 30 % bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit und Stabilität im Vergleich zu konventionellen Fertigungsmethoden. Kein Direct Metal Laser Sintering-System verfügt über derart hochvolumige Bauraumgröße wie das 3D-Druckssystem VX 1000 von voxeljet. Nur durch den 3D-Druck mit Polymethylmethacrylat (PMMA) konnte die große Tür an einem Stück gedruckt und anschließend im Feinguss gegossen werden. Bild: Voxeljet

    Eine topologieoptimierte Wartungstür für Flugzeuge mit den Maßen ca. 775 x 477 x 238 mm. Die Kombination aus 3D-Druck und Feinguss ermöglichte eine Gewichtseinsparung von 30 % bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit und Stabilität im Vergleich zu konventionellen Fertigungsmethoden. Kein Direct Metal Laser Sintering-System verfügt über derart hochvolumige Bauraumgröße wie das 3D-Druckssystem VX 1000 von voxeljet. Nur durch den 3D-Druck mit Polymethylmethacrylat (PMMA) konnte die große Tür an einem Stück gedruckt und anschließend im Feinguss gegossen werden. Bild: Voxeljet

  • Durch industrielle Druckköpfe können deutlich schnellere Bauzeiten im Vergleich zu punktuell-arbeitenden Lasern realisiert werden. Bild: Voxeljet

    Durch industrielle Druckköpfe können deutlich schnellere Bauzeiten im Vergleich zu punktuell-arbeitenden Lasern realisiert werden. Bild: Voxeljet

  • Die Herstellung dieses Magnesium Stuhlrahmens hätte bei Verwendung von 3D-Metalldruck aus vier Einzelteilen bestanden und 12.000 US-Dollar pro Rahmen gekostet. Durch den Druck der Kunststoffmodelle und anschließenden Feinguss konnten die Kosten um Faktor drei auf 4.000 Dollar gesenkt werden  und das Teil an einem Stück produziert werden. Bild: Autodesk

    Die Herstellung dieses Magnesium Stuhlrahmens hätte bei Verwendung von 3D-Metalldruck aus vier Einzelteilen bestanden und 12.000 US-Dollar pro Rahmen gekostet. Durch den Druck der Kunststoffmodelle und anschließenden Feinguss konnten die Kosten um Faktor drei auf 4.000 Dollar gesenkt werden und das Teil an einem Stück produziert werden. Bild: Autodesk

  • Vergleich der Herstellungskosten des Autodesk Sitzrahmens für Flugzeuge, gefertigt via Guss und Direct Metal Laser Sintering. Bild: Autodesk

    Vergleich der Herstellungskosten des Autodesk Sitzrahmens für Flugzeuge, gefertigt via Guss und Direct Metal Laser Sintering. Bild: Autodesk

  • Vergleich: steigende Komplexität von Formen hinsichtlich ihrer Form-und Gießfähigkeit. Lediglich die unterste Geometrie wäre aufgrund ihrer hochkomplexen Gestalt nicht mehr gießbar. Bild: Additive Manufacturing Solutions

    Vergleich: steigende Komplexität von Formen hinsichtlich ihrer Form-und Gießfähigkeit. Lediglich die unterste Geometrie wäre aufgrund ihrer hochkomplexen Gestalt nicht mehr gießbar. Bild: Additive Manufacturing Solutions

  • Künftig sinkende Preise im Metalldruck sind kein Ausschlusskriterium für das heute meist wirtschaftlichere Rapid Casting mittels Binder-Jetting-Verfahren. Denn auch die Binder-Jetting-Materialien & Prozesse werden kontinuierlich kostengünstiger. Bild: Audi

    Künftig sinkende Preise im Metalldruck sind kein Ausschlusskriterium für das heute meist wirtschaftlichere Rapid Casting mittels Binder-Jetting-Verfahren. Denn auch die Binder-Jetting-Materialien & Prozesse werden kontinuierlich kostengünstiger. Bild: Audi

  • Das größte 3D-Drucksystem für Sandformen, die VX4000 von Voxeljet. Bild: Voxeljet

    Das größte 3D-Drucksystem für Sandformen, die VX4000 von Voxeljet. Bild: Voxeljet

  • Bis zu acht Kubikmeter Bauraum (4 x 2 x 1 m) bietet die VX 4000. Bild: Voxeljet

    Bis zu acht Kubikmeter Bauraum (4 x 2 x 1 m) bietet die VX 4000. Bild: Voxeljet

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Das Binder-Jetting-Verfahren ist zudem günstiger. Der durchschnittliche Preis für einen Liter in einem Dienstleistungszentrum gedruckten Sand liegt etwa bei neun Euro, ein Liter gedruckter Stahl schlägt hingegen mit rund 3.100 Euro zu Buche. Somit lassen sich in vielen Anwendungen wie im Flugzeugbau Komponenten fast beliebiger Größe und Quantität aktuell schon wirtschaftlich über Binder Jetting in Kombination mit Metallguss abbilden: Bereits heute werden beispielsweise Pumpen, Laufräder, Krümmer, Gehäuse, Rahmen, große strukturelle Komponenten etc. schon mittels Rapid Casting produziert. Zudem besticht das Rapid Casting über eine breite Materialvielfalt, wo auch Leichtbaulegierungen wie Magnesium verarbeitet werden können.

Fazit: Gießereien sollten möglichst schnell mit der Modernisierung beginnen

Der Metall-3D-Druck wird in den kommenden Jahren definitiv weiter an Bedeutung gewinnen. Denn die Drucker werden immer leistungsstärker und die Investitionskosten kleiner. Experten gehen bis 2020 von einer Preisreduktion bei Einstiegssystemen um bis zu 60 Prozent aus.

Dann könnte die direkte Verarbeitung von Metallpulvern tatsächlich deutlich mehr Marktanteile von bisher metallgegossenen, kleinen und mittelgroßen Bauteilen übernehmen. Zwar wird er auch dann Seriengießprozesse nicht komplett ersetzen. Aber er wird nennenswerte Umsatzanteile erzielen. Gießereien sollten deswegen frühzeitig ihre Produktion modernisieren. „3D-Sand- und Kunststoffdruck bieten sich für Gießereien als perfekte Alternative an, sowohl was die Kostenaspekte als auch die darstellbare Komplexität betrifft“, sagt Ingo Ederer, CEO bei voxeljet. „Gießereien können gleichwertig komplexe Bauteile herstellen, ohne die Prozesskette verändern zu müssen. Gießereien müssen dabei nicht einmal eigene 3D-Druckssysteme beschaffen, da es weltweit Dienstleistungsanbieter gibt, die den 3D-Sand- oder Kunststoffdruck übernehmen.“

Mit den heute wirtschaftlich abbildbaren, werkzeuglosen Gussformen, lassen sich bereits beliebige Teilegrößen abbilden. Dabei stehen den Kunden eine breite Materialvielfalt zur Verfügung – und das in zertifizierten Prozessen. Fragt sich, wie schnell die metallverarbeitenden 3D-Drucker aufholen.


Inhaltsverzeichnis
Unternehmensinformation

voxeljet AG

Paul-Lenz-Straße 1a
DE 86316 Friedberg, Bay
Tel.: 0821-7483-0
Fax: -111

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