Additive Fertigung von Kunststoffen in KMU

© Additive Manufacturing Germany GmbH

In Forschungsinstituten werden die Vorteile der additiven Fertigung bereits in Projekten erforscht und in Veröffentlichungen diskutiert. Allerdings fehlt es gerade in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) an den notwendigen Informationen, um nachhaltig in diese Zukunftstechnologie zu investieren.

Experimentallabor

Das von der Region Hannover geförderte Experimentallabor soll Unternehmen praxisorientiert die Möglichkeiten und Grenzen der additiven Fertigung verdeutlichen, um sie für den Einsatz dieser Technologie zu sensibilisieren. In regelmäßigen Netzwerkveranstaltungen können sich die Fach- und Führungskräfte aller regionalen Unternehmen über die Ergebnisse der Demonstratorprojekte informieren und mit den anderen Teilnehmenden zu neuen Projektideen austauschen. 

Additive Fertigung bzw. 3D-Druck beschreibt eine Gruppe von Prozessen, bei denen Bauteile schichtweise aus metallischen oder kunststoffbasierten Werkstoffen aufgebaut werden. Als Ausgangsmaterial dienen meist Pulver, Kunstharz oder Kunststoffstränge, sogenannte Filamente.

Durch beheizte Düsen oder Laser findet ein lokales Aufschmelzen bzw. Härten statt. Durch das anschließende Abkühlen verfestigt sich der Werkstoff in der ursprünglich vorgesehenen Form. Technologisch lassen sich mit diesen Verfahren alle denkbaren Bauteile herstellen.

Wirtschaftlich sinnvoll erweist sich die additive Fertigung bisher nur, wenn individualisierte Bauteile oder kleine Stückzahlen benötigt werden. Allerdings verstetigt sich der Einsatz von 3D-Druckern zunehmend in größeren Betrieben, weshalb die spezifischen Möglichkeiten der additiven Fertigung immer mehr in den Fokus der Konstrukteure geraten. Es werden stetig mehr Bauteile entwickelt, die sich nur additiv herstellen lassen.

© Formwerk

Ein Kern des Projektes "Additive Fertigung von Kunststoffen in KMU" ist die dauerhafte Etablierung eines Experimentallabors, mit dessen Hilfe Mitarbeiter ansässiger  Produktionsbetriebe eigene Erfahrungen mit der additiven Fertigung sammeln können.

Das Experimentallabor wird in 2020 in Hannover-Linden realisiert und besteht aus Schulungsräumen sowie einer Werkstatt. In Workshops wird die Nutzung von Software und 3D-Druckern und geeigneten Materialien vermittelt. Als Beispielanwendungen können dabei auch Bauteile dienen, die die Interessenten nach vorheriger Absprache selbst mitbringen. Diese werden additivgerecht umgestaltet und an geeigneten Anlagen der Werkstatt gefertigt. Hierfür nutzt das Konsortium unterschiedliche Anlagen verschiedener Hersteller.

Die geplanten Projekte bilden einen Querschnitt über das gesamte Anwendungsgebiet der additiven Fertigung. Bisher vorgesehene Fragestellungen sind die Machbarkeit von additiv gefertigten Elektronikbauteilen, die Optimierung von Produkten aus Biokunststoffen für Endkunden, die additive Fertigung schwer zerspanbarer Kunststoffe oder die Herstellung von Montagehilfsmitteln.

Bei allen Anwendungsbeispielen steht nicht nur das Druckverfahren an sich im Fokus. Stattdessen wird die stets die gesamte Prozesskette, von der Bauteilkonstruktion bis hin zur Nachbearbeitung berücksichtigt. Zudem steht nicht nur die technische Machbarkeit sondern auch der wirtschaftliche Nutzen im Fokus. Bisher haben bereits 6 Unternehmen Ihr Interesse bekundet, sich mit einem Anwendungsfall an dem Projekt zu beteiligen. Interessierte Unternehmen können über den Ansprechpartner jederzeit Ideen für zusätzliche Projekte einreichen.

Jedes Jahr sind bis zu drei Termine vorgesehen, die in dem Experimentallabor oder in den Unternehmen stattfinden, in denen die Demonstratorprojekte umgesetzt wurden.

Jede der zwei- bis dreistündigen Veranstaltungen findet mit einem anderen Schwerpunktthema statt. Bereits geplant sind Termine mit Schwerpunkten, wie "Potentiale der additiven Fertigung", "Energieeffizient durch den 3D-Druck", "Einsatz von biobasierten Kunststoffen" und "Additive Fertigung im Prototypenbau" oder "3D-Druck in der Elektronikfertigung". Weitere Termine und Themen sind in Planung. Das aktuelle Netzwerk ist offengehalten.

Neben den bereits vorhandenen Interessenten können sich daher auch bisher nicht beteiligte Unternehmen und Institute als Gastgeber einbringen.

Über additive Fertigungsverfahren ergeben sich zahlreiche positive Ansätze für eine ressourcenschonende Produktion und eine Verringerung von CO2-Emissionen. Die additivgerechte Konstruktion von Bauteilen ermöglicht eine Leichtbauweise, durch die sich Material einsparen lässt. Dessen häufig CO2-intensive Herstellung ist nicht mehr notwendig.

Der Ersatz von metallischen Werkstoffen durch Hochleistungskunststoffe bzw. faserverstärkte Kunststoffe führt zu einer zusätzlichen Gewichtsreduktion. Da additiv verarbeitete Kunststoffe sich wieder einschmelzen und erneut nutzen lassen, können Wertstoffkreisläufe innerhalb einer Region geschlossen werden.

Der umfassende Einsatz von additiven Fertigungsanlagen in den Unternehmen ermöglicht eine wirtschaftliche und dezentrale Bauteilproduktion. Diese spart CO2-Emissionen ein, die sonst aufgrund von Transporten per LKW entstehen.

Mit der Umsetzung des Projektes verfolgt die Region Hannover das Ziel, ein Netzwerk produzierender Unternehmen zu schaffen, das eine realistische Einschätzung der additiven Fertigung vornehmen kann. Daher sind alle Informationsveranstaltungen kostenfrei verfügbar.