SLS 3D-Druck im Maschinenbau: Von einfachen Halterungen bis zum Robotergreifer
AdditiveTalk #02 – Arthur Kopp im Gespräch mit Simon Hall von Formlabs
Muss eine gute 3D-Druck-Anwendung immer komplex aussehen? Genau diese Frage zieht sich durch die zweite Folge von AdditiveTalk. Arthur Kopp spricht mit Simon Hall von Formlabs darüber, wie SLS 3D-Druck heute im Maschinenbau eingesetzt wird – nicht anhand theoretischer Möglichkeiten, sondern anhand realer Bauteile, die tatsächlich in Maschinen und Produktionsanlagen verwendet werden.
Simon und Arthur kennen sich bereits seit Arthurs Einstieg in den professionellen Pulverbett-3D-Druck. Entsprechend praxisnah wird das Gespräch. Auf dem Tisch liegen Sensorabdeckungen, Halterungen, Kabelführungen, Lagerkomponenten und weitere Bauteile aus realen Kundenanwendungen. Dabei zeigt sich schnell: Der Einstieg in den industriellen 3D-Druck muss nicht mit einem hochkomplexen generativen Design beginnen. Häufig sind es gerade einfache Anwendungen, bei denen SLS einen wirtschaftlichen Vorteil schafft.
Im Mittelpunkt steht deshalb eine sehr praktische Frage: Wo macht SLS 3D-Druck im Maschinenbau heute wirklich Sinn – und warum setzen Unternehmen die Technologie längst nicht mehr nur für Prototypen ein?
Der Einstieg in den industriellen 3D-Druck muss nicht kompliziert sein
Ein wichtiger Gedanke der Folge entsteht bereits zu Beginn des Gesprächs über die mitgebrachten Bauteile. Arthur möchte bewusst keine futuristischen
Anwendungen zeigen, sondern Bauteile, die Maschinenbauer aus ihrem eigenen Alltag kennen: Halterungen, Abdeckungen, Sensoraufnahmen oder einfache Funktionsbauteile.
Genau darin liegt für Arthur ein sinnvoller Einstieg in die additive Fertigung. Unternehmen müssen nicht sofort versuchen, eine komplette Baugruppe neu zu entwickeln. Eine kleine Sensorabdeckung kann bereits eine sehr gute 3D-Druck-Anwendung sein, wenn sie nur in begrenzten Stückzahlen benötigt wird, kurzfristig verfügbar sein soll und ohne eigenes Werkzeug produziert werden kann.
Simon zeigt dies anhand einer Anwendung von Heidelberger Druckmaschinen. Die gezeigte Sensorabdeckung ist geometrisch nicht außergewöhnlich und könnte grundsätzlich auch konventionell hergestellt werden. Im SLS-Prozess lässt sie sich jedoch zusammen mit anderen Bauteilen im Bauraum fertigen und damit wirtschaftlich in kleinen Stückzahlen produzieren.
Genau solche Beispiele machen die Folge interessant. Die Stärke von 3D-Druck liegt nicht ausschließlich darin, Geometrien herzustellen, die sonst unmöglich wären. Manchmal entsteht der Mehrwert schlicht durch geringe Stückzahlen, kurze Lieferzeiten, werkzeuglose Produktion und die Möglichkeit, Bauteile jederzeit anzupassen.
Für Unternehmen bedeutet das: Nicht zuerst nach dem spektakulärsten Bauteil suchen. Mit einer sinnvollen Anwendung starten, Erfahrungen sammeln und von dort den nächsten Schritt gehen.
Können Kunststoffteile wirklich Metallbauteile im Maschinenbau ersetzen?
Spannend wird das Gespräch, als Arthur und Simon ein konventionell aus Aluminium gefertigtes Bauteil direkt mit einer additiv gefertigten Kunststoffvariante vergleichen.
Denn genau an diesem Punkt entsteht bei vielen Unternehmen Skepsis: Ein Bauteil wurde bisher gefräst und besteht aus Aluminium. Kann ein SLS-Kunststoffteil dieselbe Aufgabe wirklich dauerhaft übernehmen?
Simon macht deutlich, dass genau diese Frage nicht theoretisch beantwortet werden sollte. Bauteile werden getestet, belastet und gemeinsam mit dem Kunden schrittweise in die Anwendung gebracht. Entscheidend sind dabei nicht allein Materialkennwerte, sondern die tatsächliche Konstruktion und Belastung im späteren Einsatz.
Ein Beispiel aus der Folge zeigt das besonders deutlich. Ein additiv gefertigtes Kunststoffbauteil dient als Halterung für Metallrollen, die laut Simon jeweils bis zu 13 Kilogramm wiegen. Zusätzlich kommen Gewindebuchsen und metallische Komponenten zum Einsatz. 3D-Druck und Metall werden also bewusst miteinander kombiniert.
Genau diese Hybridfertigung ist ein wichtiger Gedanke der Folge. Ein Bauteil muss nicht vollständig aus Kunststoff bestehen, nur weil es additiv gefertigt wird. Passungen können nachbearbeitet, Lager eingesetzt, Gewindebuchsen integriert oder hochpräzise Bereiche anschließend zerspant werden.
Damit entsteht keine Konkurrenz zwischen SLS und CNC-Fertigung. Vielmehr wird jedes Verfahren dort genutzt, wo es seine Stärke hat.
Für Arthur ist genau das entscheidend: 3D-Druck soll Fräsen nicht um jeden Preis ersetzen. Er soll dort ergänzen, wo Bauteile schneller, flexibler oder wirtschaftlicher hergestellt werden können.
Kabelführung, Werkstückträger und Robotergreifer: Die Anwendungen aus der Folge
Eine der Stärken dieser AdditiveTalk-Folge ist die Bandbreite der gezeigten 3D-Druck-Anwendungen im Maschinenbau.
Viele davon wirken auf den ersten Blick unspektakulär – lösen aber sehr konkrete Probleme in Produktionsanlagen.
Ein gutes Beispiel aus der Folge ist eine flexible TPU-Kabelführung. Moderne Maschinen enthalten immer mehr Sensorik, Aktorik und Verkabelung, entsprechend wichtig wird ein sauberes Kabelmanagement. Das gezeigte Bauteil verbindet Stabilität mit einer gewissen Flexibilität, sodass Kabel direkt eingeclipst und sauber innerhalb der Maschine geführt werden können. Für Arthur ist genau das eine typische Anwendung, auf die man im ersten Moment vielleicht gar nicht kommt, die im täglichen Betrieb aber einen klaren Nutzen erfüllt. Auch Werkstückträger gehören für Simon zu den klassischen Anwendungen. Dabei kann das Negativ eines Produkts direkt als individuelle Aufnahme konstruiert werden, sodass Werkstücke passgenau innerhalb einer Maschine positioniert werden können.
Noch deutlicher werden die Möglichkeiten der additiven Fertigung bei 3D-gedruckten Robotergreifern. Hier lassen sich beispielsweise Vakuumkanäle direkt innerhalb des Greifers integrieren und mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil zusammenführen. Simon berichtet in der Folge zudem von einem Kunden mit einer großen Zahl an Spritzgussanlagen, bei dem regelmäßig unterschiedliche Greifer benötigt werden und diese inzwischen wiederkehrend additiv gefertigt und produktiv eingesetzt werden. Genau solche Anwendungen zeigen, warum 3D-Druck in der Automation so interessant ist: Neue Produktgeometrien erfordern häufig neue Aufnahmen oder Greifer, die digital angepasst und anschließend bedarfsgerecht produziert werden können. Der eigentliche Mehrwert liegt deshalb nicht darin, dass ein Greifer gedruckt ist, sondern in der Flexibilität, der Funktionsintegration und der schnellen Anpassung an die jeweilige Produktion.
Vom Ersatzteil zum digitalen Ersatzteillager
Ein weiterer Schwerpunkt der Folge ist die Frage, wie 3D-Druck Ersatzteile und Instandhaltung im Maschinenbau verändern kann. Gerade Hersteller mit einer großen installierten Maschinenbasis müssen Ersatzteile teilweise über viele Jahre verfügbar halten. Das bedeutet nicht nur Lagerfläche und gebundenes Kapital, sondern auch die Herausforderung, ältere Varianten zuverlässig verfügbar zu halten. Simon beschreibt am Beispiel von Heidelberger Druckmaschinen, warum additive Fertigung hier interessant wird: Geeignete Ersatzteile müssen nicht zwangsläufig physisch im Regal liegen, sondern können als digitale Datei vorgehalten und erst dann produziert werden, wenn sie tatsächlich benötigt werden. Arthur bezeichnet einen Pulverbett-3D-Drucker deshalb sinngemäß als kleines digitales Ersatzteillager. Unter den richtigen Voraussetzungen wird damit die digitale Geometrie zum eigentlichen Lagerbestand.
Gleichzeitig entsteht ein weiterer Vorteil: Ein Ersatzteil muss nicht über Jahre unverändert bleiben. Zeigt sich im Einsatz beispielsweise eine Schwachstelle, kann die Konstruktion angepasst und die nächste Version direkt verbessert produziert werden. Aus einem klassischen Ersatzteil wird so ein weiterentwickelbares digitales Bauteil. Gerade bei langen Beschaffungszeiten, angespannten Lieferketten oder drohenden Maschinenstillständen bekommt dieser Ansatz zusätzliche Bedeutung. Denn der reine Stückpreis eines Ersatzteils ist nur ein Teil der wirtschaftlichen Betrachtung. Wenn eine Maschine aufgrund eines fehlenden Bauteils mehrere Tage oder sogar Wochen stillsteht, können die daraus entstehenden Kosten deutlich schwerer wiegen. On-Demand-Fertigung mit SLS kann deshalb besonders dort interessant sein, wo schnelle Verfügbarkeit, kurze Lieferzeiten und Flexibilität wichtiger sind als der isolierte Stückpreis.
Mehr Anwendungen und Praxisbeispiele im vollständigen Gespräch
Was Arthur aus dem Gespräch mit Simon Hall mitnimmt
Diese AdditiveTalk-Folge zeigt vor allem eines: Eine gute industrielle 3D-Druck-Anwendung muss nicht kompliziert sein.
Eine Sensorabdeckung kann die richtige Anwendung sein. Eine Kabelführung genauso. Eine Lagerhalterung, ein Werkstückträger oder ein Robotergreifer können den nächsten Schritt darstellen.
„Es muss im 3D-Druck nicht schwer oder kompliziert sein. Mit den Basics starten und sich weiter hocharbeiten.“
Diese AdditiveTalk-Folge zeigt vor allem eines: Eine gute industrielle 3D-Druck-Anwendung muss nicht kompliziert sein. Eine Sensorabdeckung kann genauso der richtige Einstieg sein wie eine Kabelführung, eine Lagerhalterung, ein Werkstückträger oder später ein komplexerer Robotergreifer. Entscheidend ist nicht, wie spektakulär ein Bauteil aussieht, sondern welchen konkreten Nutzen die additive Fertigung gegenüber der bisherigen Lösung schafft. Genau deshalb betonen Arthur und Simon auch den Wissenstransfer zwischen Anwender, Dienstleister und Technologieanbieter. Gerade beim Einstieg sollten Bauteile gemeinsam betrachtet und ehrlich bewertet werden: Macht 3D-Druck an dieser Stelle wirklich Sinn oder ist Fräsen, Drehen beziehungsweise Spritzguss weiterhin die bessere Lösung?
Ist eine Anwendung geeignet, sollte die Konstruktion anschließend aber auch die Möglichkeiten des Verfahrens nutzen. Material kann dort entfernt werden, wo es nicht benötigt wird, Funktionen lassen sich zusammenführen, Befestigungen integrieren und Geometrien vereinfachen. Für Arthur bedeutet das vor allem, beim Konstruieren gedanklich einen Schritt zurückzugehen und zuerst zu fragen: Welche Flächen, Funktionen und Schnittstellen braucht das Bauteil tatsächlich? Erst daraus sollte die Geometrie entstehen. Genau dann wird 3D-Druck nicht nur zu einer Alternative zur bestehenden Fertigung, sondern zu einem Werkzeug, mit dem sich Bauteile, Prozesse und Lieferketten neu denken lassen.
Sie haben ein Maschinenbauteil und fragen sich, ob 3D-Druck dafür sinnvoll ist?
Oft sind es nicht die spektakulären Bauteile, bei denen der Einstieg beginnt. Halterungen, Abdeckungen, Greifer, Werkstückträger, Ersatzteile oder kleine Serien können bereits wirtschaftlich interessante Anwendungen sein.
Wir prüfen gemeinsam, welches Fertigungsverfahren, Material und welche Konstruktion für Ihre Anwendung sinnvoll sind – und sagen Ihnen auch, wenn 3D-Druck nicht die richtige Lösung ist.