Gemeinsam mit dem Druckerhersteller HP und dem Bauteilproduzenten GKN Powder Metallurgy treibt Volkswagen die Entwicklung der 3D-Technologie für den Serieneinsatz bei metallischen Strukturbauteilen voran. Bei der noch bis 15. September laufenden Fachmesse IMTS in Chicago wird das Verfahren gezeigt.

Noch ist der 3D-Druck überwiegend etwas für „Nice-to-have“ Teile wie spezielle Schaltknäufe oder Teile im Umfeld des Prototypenbaus. Das HP Metal Jet – Verfahren soll diese Technologie bei VW aber auch für metallische Strukturbauteile im Serienmaßstab öffnen. (Bild: VW)

Mit dem „HP Metal Jet“-Verfahren, so Volkswagen, werde der metallische 3D-Druck deutlich einfacher und vor allem schneller. Größter Vorteil: Die Produktivität verbessert sich je nach Bauteil um das Fünfzigfache. Damit werde der dreidimensionale Druck erstmals auch für die Fertigung von Serienteilen in der Automobilproduktion interessant. Kern des HP Metal Jet Verfahrens ist ein Sinterprozess.

Martin Goede, Leiter Technologieplanung und –entwicklung bei Volkswagen, sagt: „Auf die Automobilproduktion kommen große Herausforderungen zu: Unsere Kunden erwarten zunehmend mehr Personalisierungsmöglichkeiten. Gleichzeitig nimmt die Komplexität mit der Vielzahl neuer Modelle zu. Daher setzen wir auf modernste Technologien, um eine reibungslose und schnelle Produktion sicherzustellen. Der 3D-Druck spielt vor allem bei der Herstellung einzelner Teile eine wichtige Rolle.“

Die Partner Premium Aerotec, Daimler und EOS nehmen im Projekt NextGenAM die erste Pilotanlage. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Gesamtsystems zur Herstellung von Bauteilen aus Aluminium für den Automobilbereich sowie die Luft-und Raumfahrt.

Ein Volkswagen-Fahrzeug wird aus 6.000 bis 8.000 verschiedenen Teilen gefertigt. Bisherige 3D-Druck Verfahren können jedoch bislang nur für die Sonderanfertigung einzelner Teile oder Prototypen eingesetzt werden. Mit der additiven 3D Metal Jet Technologie von HP wird es erstmals möglich, auch eine große Stückzahl an Teilen per 3D-Druck zu fertigen – und zwar ohne die entsprechenden Werkzeuge aufwendig entwickeln und fertigen zu müssen. Damit reduziert sich die Zeit zur Teilefertigung deutlich. Folglich wird das Verfahren auch für die Produktion großer Stückzahlen in kurzer Zeit interessant.

„Deshalb ist die neue HP Metal Jet Plattform für uns als Automobilhersteller, aber auch für die gesamte Industrie ein wichtiger Schritt in die Zukunft. Und wir freuen uns darauf, diese Entwicklung mitzugestalten und damit künftig einen weiteren Mehrwert für unsere Kunden zu schaffen“, so Goede weiter.

In Kooperation mit HP und GKN entwickelt Volkswagen die Technologie so weiter, dass in einem ersten Schritt Designelemente in kleinen Serien gedruckt werden können. Damit können zum Beispiel Schriftzüge für die Heckklappe, Sonder-Schaltknäufe oder Schlüssel mit individualisiertem Schriftzug ohne großen Aufwand produziert werden.

Für das Rekordfahrzeug des Pikes Peak International Hill Climb setzt Volkswagen auf Komponenten aus dem 3D-Drucker: 1:2-Windkanal-Modell mit rund 2.000 Einzelteilen aus additiven Verfahren.

„Ein komplettes Fahrzeug wird wohl so schnell nicht aus dem 3D-Drucker kommen – die Zahl und Größe an Bauteilen aus dem 3D-Drucker wird aber deutlich zunehmen“, erläutert Goede. „Unser Ziel ist es, gedruckte Strukturteile bereits in die nächste Fahrzeuggeneration zu integrieren. Dabei erwarten wir langfristig eine kontinuierliche Steigerung der Stückzahlen, Bauteilgröße und der technischen Anforderungen – bis hin zu fußballgroßen Bauteilen mit einer Stückzahl von über 100.000 Einheiten im Jahr.“

Schon im nächsten Jahr will GKN Powder Metallurgy in Zusammenarbeit mit Volkswagen eine auf die Automobilproduktion ausgerichtete Prozesskette etablieren. Über erste kleine (Design-) Bauteile soll die Technologie so weiterentwickelt werden, dass in zwei bis drei Jahren erste Strukturbauteile für Serienfahrzeuge gedruckt werden.

Der neue 3D-Druck nach dem „HP Metal Jet“-Verfahren ist ein additives Verfahren, bei dem Bauteile mithilfe eines Pulvers und Binders schichtweise hergestellt werden. Anschließend wird das Bauteil im sogenannten Sinterprozess zu einem metallischen Bauteil „gebacken“. Damit unterscheidet es sich von bisherigen Verfahren, bei denen Pulver mittels eines Lasers aufgeschmolzen wird.

Jonathan Neale, COO der McLaren Technology Group, (links) und Ilan Levin, CEO von Stratasys, bei der Vertragsunterzeichnung im McLaren Technologie Center in Woking (UK). (Bild: Stratasys)

Ein Mock-up des Lenkrads aus dem 3D-Drucker zur Konzeptüberprüfung. (Bild: Stratasys)

Ein Teil des Kühlgebläses aus dem FDM-Printer. (Bild: Stratasys)

Ein Carbon-Bremsen-Teil aus löslichem Material aus einem FDM-Printer. (Bild: Stratasys)

Dieses Teil schützt den Fahrer vor heißer Luft aus dem Heck und ist dennoch so flexibel, dass es den Auslass elektronischer Leitungen erlaubt. (Bild: Stratasys)

Die schwarze Platte ist aus festem Material geprintet. Der blaue Einsatz ist dagegen aus weicherem Kunststoff. (Bild: Stratasys)

Eine flexible Buchse für Funkkabel. (Bild: Stratasys)

An einem Tag konnte das McLaren Team drei verschiedene Auslegungen testen. (Bild: Stratasys)

Der Heckflügel des McLaren MCL32 wurde extra aus zwei Teilen designt, um Designfortschritte im 3D-Druckverfahren abbilden zu können. (Bild: Stratasys)

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