3D-Drucker – Gegenstände „ausdrucken“, das klingt zukunftsweisend und ist es auch. Als Gimmick im Hobbygebrauch zuerst belächelt, wird diese Technologie morgen die industrielle Produktion umkrempeln. Zwei Experten von Schneider Electric, nämlich Toni Schneider und Michael Gieselmann, erklären, wie der 3D-Druck funktioniert und die vierte industrielle Revolution durch die Möglichkeiten des 3D-Drucks Form annimmt.
Computerspiele sind ein schönes Beispiel dafür, wie sich die Digitalisierung zuerst disruptiv Bahn bricht und schließlich völlig selbstverständlich im Alltag genutzt und wahrgenommen wird. Als in den 70er Jahren die ersten Spielautomaten auftauchten, starrten wir auf Pixel: Zwei Rechtecke, die ein Quadrat wie beim Tennis hin und her schießen. Das erste kommerziell erfolgreiche Computerspiel „Pong“ war geboren. Stetig entwickelten sich die Spiele weiter. Die Zahl der Pixel wurde erhöht, Farbe und Ton kamen dazu. Es entstanden Welten, die es zu erkunden galt. Mitte der 90er Jahre tat die Computerspieleindustrie einen mächtigen Schritt nach vorne. Es wurde eine Dimension hinzugefügt. Jetzt konnte man „Super Mario“ nicht mehr nur von links nach rechts hüpfen lassen, sondern in dreidimensionale Welten abtauchen. Revolutionär!
Ähnlich die Entwicklung in der Industrie: Aus den digitalen Nullen und Einsen des Binärcodes lassen sich mittlerweile plastische Formen fertigen und Dinge dreidimensional drucken. Der 3D-Druck digitalisiert die Produktion.
So funktioniert ein 3D-Drucker
Bei so genannten additiven Herstellungsverfahren wird ein Gegenstand von Grunde auf neu erschaffen. Dies geschieht auf Grundlage eines per Computer erstellten 3D-Modells (CAD Modell) des zu fertigenden Objekts. Anschließend wird das Modell in Scheiben zerlegt und mithilfe eines oder mehrerer Laser Schicht für Schicht „gedruckt“. Dabei setzt sich der Bauprozess aus dem zyklischen Beschichten und Belichten des Metallpulvers zusammen. Nach jeder „gedruckten“ Schicht wird die Substratplatte wenige Mikrometer nach unten abgesenkt und eine neue Pulverschicht aufgetragen. Diese Prozessfolge wiederholt sich so lange bis die letzte Schicht des Bauteils erreicht und der Auftrag somit beendet ist. Auf diese Weise gefertigte Bauteile genügen höchsten Ansprüchen an Stabilität, Oberflächenstruktur oder Biokompatibilität – je nach Einsatzgebiet sind unterschiedliche Anforderungen vorrangig. Für die metallbasierte additive Fertigung eignen sich je nach Einsatzzweck des Objekts Materialien wie beispielsweise Aluminium, Nickellegierungen oder Titan.
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Vorteile der additiven Fertigung liegen unter anderem in einer größeren Geometriefreiheit, Schonung von Ressourcen, geringeren Produktionskosten und Steigerung der Wirtschaftlichkeit, bei gleichzeitig zunehmender Komplexität der Bauteilgeometrie.
Nicht nur mitlaufen, sondern mitgestalten
Für Michael Gieselmann, Produktmanager für Automatisierungstechnik, und Toni Schneider, Diplomingenieur der Nachrichtentechnik – beide seit vielen Jahren bei Schneider Electric – bedeutet der 3D-Druck einen massiven Umbruch der Industrie. Die neue Technologie hat das Potential, die Zukunft nachhaltig zu prägen. Beide zeigen sich begeistert, ihren Teil zur Entwicklung der Zukunftstechnologie beizutragen. „Für uns ist das ein höchst spannendes Feld. Die Technologie entwickelt sich rasend schnell“, erklärt Schneider, „Deshalb engagieren wir uns auch im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), um diese Entwicklung vorantreiben.“ Es gilt also nicht nur mitzulaufen, sondern mitzugestalten. „Das Feld wächst und wir wachsen mit unseren Kunden“, sagt Gieselmann, „Außerdem ist der 3D-Druck ein Symbol für innovative Technik. Da zeigt Schneider Electric seine Kompetenz.“ So ist es bereits gelungen, einen der Marktführer im Pulverbettverfahren für Schneider Electric als festen Partner zu gewinnen.
Vielfältige Einstiegsmöglichkeiten im Bereich 3D-Druck
Was hat Schneider Electric direkt mit 3D-Druckern zu tun? Mal angenommen eine Absolventin oder ein Absolvent interessiert sich für 3D-Druck und will bei Schneider Electric in genau diesem Thema einsteigen. In welchem Bereich arbeiten solche Mitarbeiter? „Man darf sich nicht vorstellen, dass da nur eine Abteilung in Frage kommt“, betont Toni Schneider. Ein 3D-Drucker braucht Software, es gibt Motoren und Sensoren – beides sind Spezialgebiete von Schneider Electric.
„Wenn man an der Zukunft des 3D-Drucks arbeiten möchte, ist Schneider Electric der richtige Arbeitgeber“, sagt Gieselmann, „Unser Team arbeitet zum Beispiel daran, dass der Beschichter das Metallpulver im 3D-Drucker gleichmäßig verteilt. Andere entwickeln die Motorik. In so einem Drucker sind alleine 5-10 Motoren verbaut. Zusätzlich sorgen Sensoren dafür, dass alle Prozesse sicher ablaufen und zum Beispiel keine Luft eintritt.“
Das allein sind Aufgabengebiete der Entwicklungsseite. Toni Schneider und sein Team arbeiten eng mit Kunden in der Applikation der Technik zusammen. Sie bringen die Entwicklungen in die Praxis, individuell auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten. „Wir wollen aber auch einen Schritt weiter sein und nicht nur auf die Kundenwünsche reagieren. Auch durch den VDMA bekommen wir mit, was auf dem Markt gebraucht wird. So sind wir Innovationstreiber. Wir können unsere Kunden in die Zukunft begleiten, ihnen zeigen, welche Lösungen gebraucht werden. Daraus erwächst natürlich eine enorme Partnerschaft, wenn wir so eng mit den Kunden an Entwicklungen zusammenarbeiten.“
Zukunftsaussichten: Vollautomatisiert am Standort Deutschland
„Das Feld ist noch stark im Wachstum. Im Moment werden im 3D-Druck Produkte für den High-End-Bereich hergestellt. Wenn man an die Zukunft denkt, so in ca. 20 Jahren, dann ist das, was wir heute sehen, die beginnende Digitalisierung der Produktion von Gegenständen“, ergänzt Gieselmann. Das ist vergleichbar mit der Digitalisierung der Musik: Erst löste die CD das Tonband ab, dann kam mp3, heute streamen alle ganz selbstverständlich auf dem Handy. Das hat die gesamte Branche verändert. „Im Grunde genommen ist das Potential des 3D-Drucks ähnlich. Es wird wahrscheinlich auf immer kleinere Serien herauslaufen. Weg von der Massenproduktion, dafür genauer zugeschnitten auf den Kundenwunsch. Charmant daran ist, dass Massenproduktion oft in entfernte Länder ausgelagert wird. 3D-Druck wird wahrscheinlich vor Ort geschehen – da wo das Produkt gebraucht wird.“
„Die Welt verändern, das macht Spaß!“
Wir stellen fest: Der 3D-Druck ist voller Möglichkeiten und Schneider Electric ein hervorragender Arbeitgeber, um diese Entwicklung mitzugestalten. Wenn man die beiden Experten zu dem Thema reden hört, merkt man ihnen die Begeisterung über die Zukunftsaussichten an. Warum das so ist? Michael Gieselmann macht es deutlich: „Es ist ein hochinteressantes Feld, gerade die Automatisierung befindet sich in einem spannenden Umbruch, auch am Standort Deutschland, der für maximale Qualität und Genauigkeit steht. Die Industrie 4.0 bringt dynamische und interessante Entwicklungen mit sich. Ich durfte die dritte industrielle Revolution bereits miterleben, die durch hohe Automatisierung und Einsatz von Steuerungstechnik für Produktionsprozessen geprägt war. Aber die vierte industrielle Revolution, die von Digitalisierung und Vernetzung geprägt ist, die geht jetzt in eine neue Qualitätsstufe. Schneider Electric ist in diesem Prozess ganz vorne mit dabei und will die Welt mit verändern. Und das macht Spaß.“
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