Von Hightech und Steinzeit

3D-Druck – Auch im Siemens-Konzern hat man die Potenziale der additiven Fertigung erkannt. Der Fokus liegt auf durchgängigen Prozessketten, weiß Peter Scheller, Marketing Direktor für NX in Deutschland, und verrät, was noch zu erwarten ist.

12. Februar 2019
Von Hightech  und  Steinzeit
Peter Scheller ist als Manager für den 3D-Druck sehr vertraut mit dem Thema. Er sieht ein riesiges Potenzial auf diesem Gebiet. (© Siemens PLM Software)

Das Gespräch führte Michael Kleine

Herr Scheller, was passiert derzeit im 3D-Druck, aus Ihrer persönlichen Sicht heraus und der von Siemens PLM?

Mit Additive Manufacturing habe ich mich näher auf der ersten Formnext im Jahr 2015 beschäftigt. Die Messe hat sich bezüglich ihrer Größe in den drei letzten Jahren jeweils verdoppelt. Hieran erkennt man das Potenzial aus allen Richtungen der Industrie. Wir betreuen das Thema ganzheitlich von der Softwareseite, wofür wir bei Siemens PLM Software stehen. Wir erleben einen Quantensprung, auch was an Technologien integriert ist.

Und genauso findet dieser in anderen Technologiebereichen statt, bei den Drucker- und Materialherstellern sowie deren Zusammenarbeit der Bereiche – heute Konkurrent, morgen Partner. Es gilt, den 3D-Druck zu industrialisieren und das bringt ganz neue Herausforderungen mit sich, vor allem was die Prozessgestaltung angeht. Alle müssen an einem Tisch sitzen, um stabile Prozesse dafür aufzusetzen.

Wie beurteilen Sie die derzeitige Qualität im 3D-Druck?

Der Qualitätsgrad der Software und der Genauigkeit der Druckbauteile ist gigantisch geworden. Es werden Bauteilwandstärken schon von unter einem Millimeter möglich, was wir in einem Projekt mit Bugatti auch schon umgesetzt haben. Das geht nur, wenn die Druckprozesse präzise steuerbar sind und man genau weiß, mit welcher Maschine man welchen Prozess bedient. Dieses Know-how ist noch verteilt und noch nicht bei den Endkunden angekommen. Viele stehen vor der Frage, ob sie das selbst zu ihrer Kernkompetenz machen sollen oder das Wissen einkaufen.

In der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie ist zur Zeit genügend Potenzial vorhanden, in anderen Bereichen aber werden eher spezialisierte Dienstleister zum Zuge kommen, die helfen, ein Bauteil zu entwickeln und zu produzieren. Aber in zehn Jahren wird sich keiner mehr die Frage stellen, ob er einen 3D-Drucker in der Fertigung hat, der wird da sein, genau wie eine Fräsmaschine auch.

Warum hat sich der 3D-Druck so schnell verbreitet?

Weil die Software es kann und sie eine funktionale Integration schafft, die auch Leichtgewichtstrukturen digital abbilden kann. Eine Wabenstruktur in einem CAD-CAM-System würde ohne einen digitalen Zwilling und ohne die Beschleunigung von Soft- und Hardware niemals funktionieren. Eine Zeichnung hilft da wenig. Aber wenn ich Bauteile integriere oder spürbar leichter mache, lässt sich ein direkter 1:1-Effekt im Business erzielen. Es ist möglich, Bauteile hundert Mal in der gleichen Qualität auszudrucken, völlig formungebunden und produktionsunabhängig. Dem Konstrukteur wachsen ganz neue Flügel, wenn er das erkennt. Er kann dank der Software Strukturen bauen, wie es vorher nur die Natur konnte, wie zum Beispiel bei Knochenstrukturen. Darum der Hype. Das geht nur mit dem 3D-Druck – lange in der Prototypenfertigung und jetzt auch in einem Endprodukt.

Was ist die Stärke von Siemens PLM Software , was können Sie im 3D-Druck anbieten?

Wir von Siemens PLM Software bieten seit jeher eine komplett durchgängige Prozesskette vom ersten Design bis auf den 3D-Drucker verfahrensoffen an. Dazu haben wir ein sogenanntes Convergent Modeling erstellt, das sowohl mit einer B-Rep-Geometrie als auch mit einer Facettengeometrie umgehen kann.

Damit können wir einen kompletten digitalen Zwilling vom 3D-3D-Druckprozess abbilden, inklusive Stützstruktur. Das erstreckt sich auf alle Schritte der Prozesssimulation. Wie ist die Wärmeverteilung in dem Objekt? Ist die Spannung zu groß? Das macht uns so interessant für den Endkunden, denn er ist frei in seinem Wirken und verbleibt in einer Softwareumgebung.

»3D-Druck funktioniert nur mit digitalem Zwilling.«

— Peter Scheller, Siemens PLM Software

Haben Sie auch eine eigene Range von Maschinen und Hardware?

Wir arbeiten mit allen großen Herstellern zusammen. Diese liefern uns ihr Printer-Set-up, der Konstrukteur ruft das auf und hat sofort die gesamte Maschine in seinem Vorrat. Er nimmt das Produkt, positioniert es im Druckbett und entwickelt die Stützstruktur, alles assoziativ in einer einzigen Software. Designänderungen werden überall berücksichtigt. Diese wirklich durchgängige Prozesskette ist das Besondere.

Dank unserer Automatisierungstools wie Sinumerik sind Druckerhersteller in der Lage, unsere Steuerungstechnologien in den Drucker einzubinden, um das System IoT-mäßig auszuwerten. Als nächsten Schritt sehe ich, den Bauprozess in Echtzeit abzubilden. Ist eine Komponente defekt, ließe sich das wie in einer Fräsmaschine simulieren und Prozesse können sofort gestoppt werden. Um alles wirklich zusammenzubringen, bedarf es einer durchgängigen und gesamthaften Sicht auf die Dinge und das können wir anbieten. Darin unterscheiden wir uns von anderen Softwareanbietern und dafür haben wir das richtige Portfolio.

Einen Hardwareanbieter zu akquirieren, macht aus meiner Sicht derzeit keinen Sinn, weil wir mit allen großen Herstellern zusammenarbeiten, fast alle aus Deutschland. Und wir nutzen diese Technologie auch selbst für unsere Fabriken.

Der metallische Druck ist ja noch ein relativ junges Pflänzchen. In welchen Werkstoffen können Sie arbeiten?

Es geht zum einen um Ersatzteile on Demand drucken zu können, zum anderen völlig technologische neue Bauteile zu entwickeln. Der Metalldruck ist wichtig, weil Bauteile aus klassischen Werkstoffen wie Aluminium und Titan in völlig neuen Formgebungen erstellt werden können. Die Industrialisierung der Verfahren ist hier der wichtige nächste Schritt. Was da genau passiert, ist noch zu erforschen und deshalb sind Stabilisierungsprozesse so wichtig. Wenn Sie heute ein Bauteil fünf Mal in gleicher Qualität auf verschiedenen Druckern ausdrucken wollen, wird das schwer gelingen. Und kaum einer wird Ihnen sagen können, woran das liegt.

Darum müssen Pulver- und Druckerhersteller und wir eng zusammenarbeiten, um Prozesse zu normen und zu stabilisieren. Wenn es genormte Kalibrierungsverfahren für die gesamten Prozessabläufe, etwa vom TÜV, gäbe, könnte eine verlässliche, übertragbare Prozessqualität alltäglich werden.

Ist die Additive Fertigung schon bereit für die Serie?

Spezielle Firmen können das in begrenztem Maße tun, aber in der breiten Masse muss das erst einmal ermöglicht werden. Der 3D-Druck ist eine sehr gute Technologie und bringt einen Mehrwert, ist aber noch nicht ausreichend industrialisiert. Die Diskrepanz ist noch zu groß: Heute wird ein Bauteil mit einem Weltraumanzug entnommen und die Stützstruktur per Hand mit einem Schraubenzieher abgekratzt. Das ist, als ob eine Rakete in der Steinzeit landet. Auf der einen Seite Hightech, aber dazwischen liegen zehn Schritte, die Steinzeit sind. Das passt nicht.

Darum sind neue Sichtweisen notwendig: Wenn ein Maschinenbauer heute pfiffig ist, kann Automatisierung im 3D-Druck eine Nische sein, zum Beispiel beim Herausbefördern des überschüssigen Pulvers. Hier werden wir bestimmt bald Algorithmen vorstellen, die das Bauteil digital schütteln und erkennen, wo und wie das Pulver herauskommt. Es könnte schnell gehen, solche Ideen in Industriebereiche zu transferieren, über die derzeit noch niemand nachdenkt, analog zu dem, was heute in Montage und Handhabung völlig normal ist.

Müssen die Disziplinen in Zukunft enger zusammenarbeiten?

Absolut. In anderen Bereichen der Technologie gibt es eine Verknüpfung der Hotspots. Das findet im 3D-Druck viel zu wenig statt. Die Leute denken immer noch zu sehr in Silos. Den Endkunden, der immer Fokus sein sollte, interessiert nicht, wo sein Bauteil herkommt, für ihn ist am Ende der Preis bestimmend. Wir versuchen, auch die Automatisierung anzuschließen, um bei Bedarf parat zu stehen. Wir wissen nicht, in welche Richtung es geht. Aktuell kommt ein Verfahren auf, das mit einer Metallpaste arbeitet. Hier beobachten wir genau, welche Chancen daraus erwachsen.

Erschienen in Ausgabe: 01/2019