Additive Fertigung auf dem Vormarsch

In der maritimen Wirtschaft besteht ein breit gestreutes Anwendungspotenzial für additive Fertigungstechnologien.

Insbesondere im Bereich des Prototypenbaus und der Ersatzteilbereitstellung könnten Verfahren wie der 3D-Druck künftig zum Einsatz kommen. Das ist die Kernaussage einer aktuellen Studie, die das Maritime Cluster Norddeutschland (MCN) bei der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien (IAPT) in Auftrag gegeben hatte und deren Ergebnisse am Montag präsentiert wurden. Unter dem Titel „Bedarfsermittlung von additiven Fertigungsmethoden mit Fokus auf die maritime Wirtschaft in der erweiterten Metropolregion Hamburg“ wurden darin die Potenziale additiver Fertigung für maritime Anwendungen untersucht.

„Die Studie hat zum Ziel, Unternehmen aus der maritimen Branche ein tieferes Verständnis der Möglichkeiten von additiver Fertigung für ihren Tätigkeitsbereich zu geben“, sagte Lina Harms, Leiterin der MCN-Geschäftsstelle Hamburg. Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck seien in vielen Industriebereichen bereits weit verbreitet. In der maritimen Branche wären die genauen Potenziale, die diese Technologie bietet, bisher allerdings kaum bekannt und würden daher nicht vollständig genutzt. Viele Akteure wüssten zudem nicht, welche Unternehmen und Expertise im Bereich der additiven Fertigung in Deutschland vorhanden sind. „Die maritime Industrie kann ressourcenschonend an das Thema herangehen – es müssen keine gänzlich neuen Wege gegangen werden und das Risiko in der Nutzung dieser neuen Technologie kann so für neue Anwender verringert werden“, so Harms.

In der vom MCN in Auftrag gegebenen Studie ermittelte das Fraunhofer IAPT vielfältige Anwendungspotenziale von additiver Fertigung in der maritimen Wirtschaft. Analysiert wurden dafür zuvor sechs Unternehmen aus der Branche, und zwar German Naval Yards Kiel, Becker Marine Systems, Reintjes Power Train Solutions, Hamburg Port Authority (HPA), Gebr. Potthast Kunststoffspritzguss und Develogic Subsea Systems. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass additive Fertigungstechnologien bei Zulieferern aus den Bereichen Schiffsantriebstechnik (bei Motoren und Getrieben), Manövrier- und Antriebssysteme (bei Antriebssträngen und Propellern) und Schiffsbetriebsanlagen (bei Wärme-, Pumpen- und Hydrauliksystemen) zum Einsatz kommen könnten sowie auch für Werften (beim Formenbau) oder Unternehmen aus dem Bereich der Meerestechnik (bei Spezialequipment) infrage kämen.

Am häufigsten trete ein Nutzen für die untersuchten Unternehmen durch additiv gefertigte Ersatzteile auf, insbesondere in der Substitution von defekten Gusskomponenten. Bei großen Bauteilen biete sich zudem eine auf additiven Verfahren basierende Reparaturlösung an. Freiformflächen, wie sie an Bootsrümpfen oder auch an strömungsbehafteten Komponenten größerer Schiffe zu finden sind, bilden der Studie zufolge ebenfalls ein geeignetes Anwendungsfeld für den 3D-Druck. Im Bereich der Meerestechnik könnten additive Fertigungstechnologien dazu beitragen, die hohen funktionalen Anforderungen an die benötigten Komponenten besser zu erfüllen.

Bei der Implementierung der additiven Fertigung in Industrieunternehmen, insbesondere in kleineren und mittleren Unternehmen (KMU), kristallisieren sich aktuell vier zentrale Herausforderungen heraus: der technologische Reifegrad, die Personalqualifizierung, die Kosten sowie mangelnde Prozessregularien. Im Zuge einer voranschreitenden Industrialisierung der additiven Fertigung sei jedoch in den nächsten ein bis fünf Jahren mit einem deutlichen Abbau dieser Implementierungshemmnisse zu rechnen.

Ein weiteres zentrales Ergebnis der Studie: Ein signifikanter Anteil der deutschlandweit identifizierten Dienstleister aus dem Bereich der additiven Fertigung ist im Einzugsgebiet des Maritimen Clusters Norddeutschland ansässig. Dabei handelt es sich um potenzielle Kooperationspartner der maritimen Wirtschaft, mit denen entsprechende 3D-Druck-Projekte initiiert oder abgewickelt werden können.

Die industrielle Anwendung der additiven Fertigung ist ein strategisches Schwerpunktthema des Maritimen Clusters Norddeutschland, das nun gemeinsam mit der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien in die Schifffahrtsbranche getragen werden soll. Das in Hamburg-Bergedorf ansässige Forschungszentrum zählt zu den führenden Einrichtungen im Bereich der additiven Produktion mit den Schwerpunkten Design, Prozess, Fabrik und Digitalisierung. Im Fokus stehen die Industrialisierung additiver Technologien sowie der damit verbundene Technologietransfer, um neue und ressourceneffiziente Produkte zu ermöglichen. Für den Schiffbau besonders interessant ist das weltweit größte Laser applikations-Portalsystem des Fraunhofer IAPT, mit dem Bauteildimensionen bis zu 30 Meter Länge erzeugt oder bearbeitet werden können.

Mit der Additive Alliance der Fraunhofer Gesellschaft besteht seit 2014 ein eigener branchenübergreifender Industriearbeitskreis für additive Produktion. bek