SLS 3D-Druck im Maschinenbau: Von einfachen Halterungen bis zum Robotergreifer

Der Einstieg in den industriellen 3D-Druck muss nicht kompliziert sein

Eine gute 3D-Druck-Anwendung muss nicht futuristisch aussehen. Oft sind gerade einfache Bauteile der sinnvollste Einstieg in die additive Fertigung.

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. 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 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.

Die Stärke von 3D-Druck liegt also nicht ausschließlich darin, Geometrien herzustellen, die sonst unmöglich wären. Mehrwert kann genauso durch geringe Stückzahlen, kurze Lieferzeiten, werkzeuglose Produktion und die Möglichkeit entstehen, Bauteile jederzeit anzupassen.

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.

Bei vielen Unternehmen entsteht genau an diesem Punkt Skepsis: Ein Bauteil wurde bisher gefräst und besteht aus Aluminium. Kann ein SLS-Kunststoffteil dieselbe Aufgabe wirklich dauerhaft übernehmen?

Simon macht deutlich, dass diese Frage nicht theoretisch beantwortet werden sollte. Bauteile werden getestet, belastet und gemeinsam mit dem Kunden schrittweise in die Anwendung gebracht. Entscheidend sind 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.

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.

Kabelführung, Werkstückträger und Robotergreifer

Eine der Stärken dieser AdditiveTalk-Folge ist die Bandbreite der gezeigten 3D-Druck-Anwendungen im Maschinenbau. Viele wirken auf den ersten Blick unspektakulär – lösen aber sehr konkrete Probleme in Produktionsanlagen.

Ein gutes Beispiel ist eine flexible TPU-Kabelführung. Moderne Maschinen enthalten immer mehr Sensorik, Aktorik und Verkabelung. Das gezeigte Bauteil verbindet Stabilität mit Flexibilität, sodass Kabel direkt eingeclipst und sauber innerhalb der Maschine geführt werden können.

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 bei 3D-gedruckten Robotergreifern. Vakuumkanäle können direkt innerhalb des Greifers integriert und mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil zusammengeführt werden.

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.

Der eigentliche Mehrwert liegt 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

Gerade Hersteller mit einer großen installierten Maschinenbasis müssen Ersatzteile teilweise über viele Jahre verfügbar halten. Additive Fertigung kann dabei die Rolle klassischer Lagerbestände verändern.

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. On-Demand-Fertigung mit SLS kann besonders dort interessant sein, wo schnelle Verfügbarkeit, kurze Lieferzeiten und Flexibilität wichtiger sind als der isolierte Stückpreis.

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.

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.