Die Automotive-Industrie und 3D-Drucker

Die Automotive-Industrie ist aktuell der größte Nutzer der 3D-Druckertechnologie für den Bau von Prototypen und wird in dieser Hinsicht auch weiterhin wachsen, da die Industrie aktuell einen Wandel erlebt: 3D-Drucker sollen nicht mehr ausschließlich für den Bau von Prototypen verwendet werden, sondern auch für Rapid Manufacturing. Vor Kurzem stellte ein Bericht der Analysten SmarTech heraus, dass der Wert von 3D-Druckertechnologien und der jeweiligen Materialien in dem Automotive-Sektor bis 2019 auf etwa 1,1 Milliarden US-Dollar anwachsen wird. Die Einkünfte von 3D-Druckerequipment für die Automotive-Industrie werden dabei auf 586 Millionen US-Dollar klettern, Druckmaterialien selbst werden 2019 etwa 376 Millionen US-Dollar erzielen. Lassen Sie uns nun einen genaueren Blick darauf werfen, wie die Automotive-Industrie diese Technologie bereits verwendet oder in der Zukunft wahrscheinlich verwenden wird.

 

Prototypenbau

Der Bau von Prototypen zählt zu den häufigsten Anwendungen von 3D-Druckern für Automotive-Teile. Thermoplastische Materialien können in Formen gedruckt werden, die direkt in den Innenraum des jeweiligen Fahrzeugs passen – darunter das Armaturenbrett selbst sowie Komponenten wie Knöpfe und Türgriffe. Diese Prototypen dienen dazu, zu erkennen, wie das endgültige Design später einmal aussehen wird. Wichtiger ist jedoch, dass sie auch zur Einholung von Feedback über Ergonomie und ähnliches seitens der Endverbraucher verwendet werden können – oftmals Jahre bevor das Fahrzeug letztlich fertiggestellt wird.

Für Hersteller bedeutet das, dass durch den Bau von Prototypen mit 3D-Druckern ab sofort keinerlei Spezialwerkzeug oder Gussformen für Teile erforderlich sind, die im Zuge der Entwicklung wahrscheinlich noch angepasst werden. Somit werden hohe Kosten eingespart und ein zeitlicher Vorteil in der Entwicklung erzielt. Diese Technologie eignet sich zudem ideal für Prüfteile und Komponenten, die im Laufe der Entwicklung mit hoher Wahrscheinlichkeit noch einer Menge Änderungen unterzogen werden.

Ford Motor Co. gilt als Vorreiter und Verfechter von 3D-Druckern und betont, dass diese Technologie die Qualität der Fahrzeuge direkt verbessert, da Ingenieuren somit mehr Zeit und Spielraum zur Optimierung und Prüfung von Komponenten offen steht. Ford nutzt die Prozesse „Selective Laser Sintering“, „Fused Deposition Modelling“ und „Stereolithographie“ zum Drucken von Komponenten wie Zylinderköpfe, Einlasskrümmer und Lufteinlässe: Der Bau eines Prototypen der kompliziertesten Komponente im Motorraum – der Einlasskrümmer – erforderte zuvor 4 Monate Zeit und etwa 500.000 US-Dollar, kann mit Hilfe von 3D-Drucker inzwischen jedoch innerhalb von vier Tagen für etwa 3.000 US-Dollar gefertigt werden.

Abbildung 1: Techniker von Ford arbeiten an Motorteilen aus dem 3D-Drucker

 

Vor Kurzem gab das Unternehmen sein 500.000. Fahrzeugteil aus dem 3D-Drucker bekannt – ein Prototyp der Motorabdeckung des 2015 Ford Mustang –, die Gesamtzahl aller 3D-gedruckten Teile von Ford ist jedoch deutlich höher. So wurden beispielsweise die Bremsscheiben des Ford Explorer zu einem späten Zeitpunkt der Entwicklungsphase noch verändert, um ein Geräusch zu beseitigen, das im Zuge des Dauertests erkannt wurde. Dieses Problem hätte die Markteinführung des Fahrzeugs verzögern können, doch 3D-Drucker waren auch hier die Retter in der Not.

Abbildung 2: Der brandneue 2015 Ford Mustang

 

Nur als Konzept

Konzept-Fahrzeuge erweisen sich ebenso als großer Anwendungsbereich von 3D-Druckern; dabei bieten 3D-Drucker die preiswerteste Variante zur Erstellung von Prototypen dieser Art. Das unten abgebildete Konzept-Fahrzeug des deutschen Unternehmens EDAG Engineering baut auf einem Rahmen aus dem 3D-Drucker mit besonders leichtem Material zur Senkung des Gewichts auf.

Dieselben wirtschaftlichen Faktoren gelten jedoch auch für Fahrzeuge, die lediglich in geringer Stückzahl produziert werden. Die komplexe und kostspielige Herstellung von Motorteilen in geringer Stückzahl, die bisher aus Kostengründen ausgeschlossen gewesen sein konnte, kann inzwischen durchaus möglich sein, da sich die Kostenstruktur der Herstellung mit dem Aufkommen von 3D-Druckern dramatisch geändert hat. Formel 1 und andere Motorsportreihen gelten als besondere Anwendungsbereiche, die von den Vorteilen von 3D-Druckern profitieren: Sie erfordern zahlreiche Prototypen und werden nicht gerade in besonders hoher Stückzahl hergestellt.

Abbildung 3: Das Konzept-Fahrzeug „Light Cocoon“ von EDAG Engineering

 

3D-Scanner

Seite an Seite mit 3D-Druckern gehen 3D-Scanner: Mit einem solchen Scanner können Daten über einen bereits vorhandenen Gegenstand erhoben worden, sodass im Anschluss eine exakte Kopie gedruckt werden kann. 3D-Scanner ermöglichen die Reproduktion bereits vorhandener Teile und können beispielsweise eingesetzt werden, um Oldtimer am Laufen zu halten – obwohl der Ersatzteilmarkt bereits bis aufs Letzte ausgeschöpft wurde.

Opel verwendet Berichten zufolge 3D-Scanner, um Fahrzeuge von Konkurrenten auseinander zu nehmen und zum Vergleich mit ihren eigenen Entwürfen in Computer-Modelle zu übersetzen.

 

Künftige Entwicklungen

In Zukunft liegt eine ganze Reihe verschiedenster Anwendungen von 3D-Druckern im Automotive-Bereich nahe. Die erweiterte Individualisierung von Fahrzeugen steht heutzutage oftmals bloß Superreichen offen – doch mit frei erhältlichen 3D-Druckern kann in Zukunft Jedermann beispielsweise sein Lenkrad an seine ganz eigenen Wünsche bezüglich Größe, Haptik und ähnliches anpassen.

Hinzu kommen zahlreiche Start-Ups, die Fahrzeuge fast ausschließlich mit Teilen aus dem 3D-Drucker herstellen. Zu den wohl bekanntesten zählt Local Motors, die während der North American International Auto Show über einige Tage hinweg ihr Modell Strati, das durch Crowdsourcing finanziert wurde, mit dem 3D-Drucker hergestellt hatten. Der Ausdruck aller 2012 Schichten des Rahmens mit einem BAAM-Drucker dauerte ganze 44 Stunden. Im Anschluss wurde der Rohling mit einer CNC-Maschine bearbeitet, bevor all die mechanischen und elektrischen Komponenten hinzugefügt wurden. Local Motors möchte an verschiedenen Orten in den USA sogenannte Mikro-Fabriken zur Fertigung seiner Open-Source Designs aufbauen, wodurch Arbeitsplätze geschaffen und Fracht- und Logistikkosten für die fertigen Fahrzeuge gesenkt werden.

Haben wir Ihr Interesse für Ihr eigenes Design aus dem 3D-Drucker geweckt? RS Components führt die allerneuesten 3D-Drucker, 3D-Scanner und 3D-Fäden in seinem Portfolio.

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