3-D-Druck Berlin: "If you can dream it, print it!"
Wenn der 3-D-Drucker komplexe Bauteile ausspuckt: Die Additive Fertigung spielt im Produktionsprozess eine immer wichtigere Rolle
Das Metallteil, das Sebastian Piegert in der Hand hält, sieht eher unscheinbar aus. Der Prototyp einer Brennerdüse gehört zu einer riesigen, über 400 Tonnen schweren Gasturbine. Das Besondere: Er ist in einem speziellen 3-D-Drucker entstanden. Piegert ist Fertigungsleiter im Siemenswerk in Moabit, zuständig für den Bereich Additive Manufacturing. "Durch dieses Verfahren können wir sehr komplexe Bauteile herstellen, die wie dieses sehr viel mehr Hohlraum für die Kühlung haben, die Düse wird effektiver und langlebiger", zeigt er am halbierten Modell. "Solch filigrane Strukturen sind im klassischen Feingussverfahren nicht herzustellen."
In einem Spezialabteil in einer der Maschinenhallen steht das Gerät, das im selektiven Laserschmelzverfahren Teile aus Metallpulver produziert, es stammt von der Firma EOS in München, einem wichtigen Kooperationspartner des Konzerns in Sachen 3-D-Fertigung. Durch ein abgedunkeltes Fenster des Druckers sieht man die Laserblitze, die aus Tausenden von 20 bis 50 Mikrogramm feinen Lagen Maschinenkomponenten zaubern. Die Plattform, auf der sich das Bauteil befindet, senkt sich bei jedem Bearbeitungsvorgang minimal ab, eine neue Lage Metallpulver wird eingestrichen, dann rastern die Laserstrahlen exakt gesteuert über das Bauteil. Der Vorgang erinnert an sehr feines Schweißen.
Noch befindet man sich in einer fortgeschrittenen Testphase
Lage für Lage wächst so die dreidimensionale Struktur, mehrere Tage bis zu einer Woche dauert der "Druckvorgang", je nach Größe des Bauteils. Digitale Vorlage ist ein 3-D-Modell, das von den Siemens-Designern im Computer entwickelt wurde. Noch befindet man sich in einer Art fortgeschrittener Testphase. Vor allem Prototypen werden bei Siemens im Moment geprintet, gelegentlich ein Ersatzteil, das schwer zu beschaffen ist. Mit dem Laserschmelzverfahren könne man jegliche komplexe Struktur gestalten, der Fantasie seien keine Grenzen gesetzt, sagt Piegert: "Durch die Designfreiheit wird die Produktkomplexität deutlich gesteigert. Unser übergeordnetes Ziel ist immer die Effizienz der Gasturbinen. Dafür wollen wir den 3-D-Druck auch in der alltäglichen Produktion nachhaltig etablieren."
Ein Motto im hauseigenen Ingenieursteam sei: "If you can dream it, you can print it". Mittelfristig müsse die 3-D-Technik genauso einfach funktionieren wie das Ausdrucken auf Papier. Noch ist die Kostenfrage ausschlaggebend. Bei kleinen, komplexen Baukomponenten sei das Additive Manufacturing tatsächlich günstiger, da die Teile in einem einzigen Schritt hergestellt würden. "Bei größeren Komponenten müssen wir an der Effizienz arbeiten", sagt Piegert. "Die Verfahren sind noch nicht konkurrenzfähig mit dem Feinguss, den wir für unsere Turbinenschaufeln verwenden."
In einem Kreuzberger Hinterhofloft stehen Dutzende der 3-D-Drucker, die in naher Zukunft eine maßgebliche Rolle in der Produktion spielen werden, davon ist auch Stephan Beyer überzeugt. "Wir befinden uns gerade am Beginn einer neuen industriellen Revolution." Beyer ist Geschäftsführer von BigRep, das Start-up wurde 2014 gegründet. Heute ist es Anbieter für die größten serienmäßigen 3-D-Großdrucker der Welt. Genutzt werden die Maschinen für Komponenten aus der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie oder der Medizintechnik. Die größten Drucker haben ein Volumen von mehr als einem Kubikmeter und können auch ganze Möbel am Stück produzieren. Das Unternehmen druckt nicht nur Kundenaufträge aus, sondern verkauft auch die Maschinen und die Druckmaterialien, entwickelt Druckköpfe und die Software, organisiert Mitarbeiterschulungen bei den Kunden oder übernimmt die Installation vor Ort. "Wir stehen mit unseren Kunden in ganz engem Austausch, wir müssen genau erfahren, was sie brauchen, und wir zeigen ihnen, welche Möglichkeiten sich ihnen mit dem 3-D-Druck bieten", sagt Beyer.
Die Zukunft der 3-D-Drucker sieht rosig aus
Der Markt für die Drucker wächst rasant, auch kleinere und mittelständische Firmen leisten sich inzwischen diese Geräte, die ab 30.000 Euro aufwärts kosten. Die Maschinen bieten zahlreiche Einsatzmöglichkeiten: Beim Autobau oder beim Tuning werde der Wunsch nach Individualisierung immer größer, wie Bayer berichtet. Im Planungs- und Konstruktionsbereich seien 3-D-Drucker sowieso nicht mehr wegzudenken, auch überall, wo man Prototypen konstruiere und neue Materialien testen wolle. Auch das Reverse Engineering, die Nachproduktion von nicht mehr lieferbaren Ersatzteilen, habe sich durchgesetzt. Das Originalteil wird dazu gescannt, mit Hilfe einer Analyse-Software umgewandelt und dann in der notwendigen Stückzahl ausgedruckt. Gerade druckt BigRep Nackenstützen für ältere Fahrzeuge, die ersetzt werden müssen. "Diese Teile herkömmlich neu zu produzieren, wäre um ein Vielfaches teurer", sagt Beyer.
Die Zukunft der 3-D-Drucker und die der Produzenten sieht rosig aus, das sehen auch potenzielle Investoren so. Nach dem Einstieg der Venture-Tochter des Klöckner Konzerns und des badischen Familienunternehmens Koehler im Frühjahr konnte BigRep im August eine zweite Finanzierungsrunde abschließen, an der sich auch der Technologieriese Körber aus Hamburg beteiligt. In der Kreuzberger Homebase arbeiten inzwischen 75 Angestellte aus 15 Nationen, die Firma ist international bekannt. Davon zeugt auch das Modell einer Skulptur eines weltbekannten amerikanischen Bildhauers, die gerade im Drucker wächst.
Beyer muss los, nebenan findet gerade eine Videokonferenz mit der Dependance in Singapur statt. Seit November 2016 betreibt BigRep ein weiteres Büro in New York, nicht nur der deutsche Markt sei für das Berliner Start-up wichtig, sagt Bayer: "Was den Markt für 3-D-Drucker angeht, spielt die Musik immer noch in den USA."
Auch in der Softwareentwicklung spürt man diese Tendenz deutlich. Stephan Kühr, Mitgründer und Geschäftsführer von 3yourmind, befindet sich gerade in New York. Sein IT-Start-up begann 2013 als Ausgründung an der TU Berlin. "Wir richten gerade unser zweites US-Büro hier ein", erzählt er am Telefon, "unser Office in San Francisco gibt es schon seit Oktober 2016." Die Geschichte von 3yourmind begann als Lösung eines eigenen Problems, wie bei so vielen Start-ups. Für die Planung eines Windparks wollte eine Gruppe Studenten ein 3-D-Modell drucken lassen, die Umrechnung des CAD-Entwurfs gestaltete sich mangels geeigneter Software aber einigermaßen schwierig. Mit seinen Kommilitonen Tobias Wunner und Aleksander Ciszek baute Kühr den ersten eigenen 3-D-Drucker und entwickelte dafür eine Software, die CAD-Daten automatisch umrechnen und direkt an eine virtuelle Druckplattform schicken kann.
Aus dem Spin-off wurde sehr schnell ein Unternehmen mit heute 35 Mitarbeitern
Seit der Gründung hat das junge Unternehmen seine Software und die Plattform konstant weiterentwickelt, mehrere Innovationspreise brachten den Gründern die entsprechende Aufmerksamkeit. "Wir haben Workflows geschaffen, die den 3-D-Druck automatisieren, der Kunde spart sich viele Zwischenschritte. Nach dem Hochladen zeigt das Programm an, wo eventuell Probleme in der Umsetzung auftreten könnten. Bestimmte, regelmäßig auftauchende Fehler kann die Software sogar automatisch reparieren." Bei mehr als 50 Dienstleistern weltweit kann man über das Portal Modelle oder Prototypen ausdrucken und dann versenden lassen. "Wir arbeiten natürlich auch mit Kunden zusammen, die eigene interne Drucker verwenden", sagt Kühr, darunter seien einige Dax-Konzerne oder große Autohersteller.
Aus dem Spin-off wurde in wenigen Jahren ein Unternehmen mit heute 35 Mitarbeitern. Wenn Kühr von den Anfängen erzählt, klingt er selbst verwundert. Eine erste Finanzierungsrunde Ende 2015 brachte dem Start-up einen siebenstelligen Eurobetrag und viel Aufmerksamkeit in der Branche. Unter anderem holte 3yourmind auch Dr. Hans Langer ins Boot, den Gründer und CEO der EOS GmbH aus München, dem Marktführer für den Bau von 3-D-Druckern. 3yourmind investierte in die Entwicklung der Plattform und vor allem auch ins Marketing und die Infrastruktur. Neben dem Büro in Berlin entstand auch eines in Breslau, dem polnischen Mekka für Start-ups. Kühr ist optimistisch, dass der 3-D-Boom weitergeht: " Die Additive Fertigung ist der am schnellsten wachsende Bereich der Industrie 4.0", sagt er. "Vom Ersatzteil über individualisierte Massenprodukte bis zur biologischen Zellmasse – wir alle werden noch staunen, was man mit 3-D-Druckern alles herstellen kann."