3D Druck in der Automobilindustrie

Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten der Additiven Fertigung in der Branche

Die Automobilindustrie ist geprägt von hohem Kostendruck, wodurch stetige Optimierungen an Bauteilen, Produkten und Lieferketten nötig sind. Die Additive Fertigung bietet in dieser Hinsicht enormes Potential, welches die Branche schon früh entdeckt und sich zu Nutze gemacht hat. Ob für die schnelle Fertigung von Prototypen, die Einsparung von Zeit, Gewicht und Kosten bei der Herstellung komplexer Bauteile oder die Individualisierung des Designs nach Kundenwunsch – die Bereiche, in denen der 3D Druck in der Automobilindustrie Anwendung findet sind zahlreich und vielseitig. Im Folgenden möchten wir Ihnen anhand von fünf Beispielen einen Überblick darüber geben.

Die hier aufgeführten Automobilunternehmen sind dabei nur einige Beispiele von vielen, die zeigen sollen, welche Möglichkeiten die Additive Fertigung der Branche bietet und wie sie bereits erfolgreich eingesetzt wird. Neben den ausgewählten Beispielen gibt es noch reichlich weitere Automobilhersteller, die den 3D Druck für ähnliche Zwecke nutzen. Die Unternehmen sind im Folgenden in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt.

BMW - Prototypen und Bauteile für exklusive Modelle

Das deutsche Unternehmen mit Sitz in München setzt bereits seit den 1990er Jahren auf die Additive Fertigung. Besonders Prototypen kann es dadurch heute schnell und in hoher Qualität herstellen. Aber auch bei seinen exklusiven Modellen nutzt BMW die Technologie. So beispielsweise bei seinem neuen Plug-in-Hybrid-Sportwagen i8 Roadster, bei welchem die Halterung der Verdeckabdeckung additiv gefertigt wird, wodurch Gewicht reduziert werden kann und zugleich eine höhere Festigkeit erreicht wird. Zudem wäre die spezielle Geometrie des Bauteils mit traditionellen Herstellungsverfahren nicht realisierbar.

Produziert werden alle 3D Druck Bauteile des Autoherstellers in seinem speziellen Additive Manufacturing Center in München, und zwar mehr als 100.000 Teile sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall pro Jahr. Und auch für die Zukunft sieht das Unternehmen großes Potential in der Additiven Fertigung. Im Vordergrund stehen dabei besonders die additive Serienfertigung sowie die Individualisierung von Bauteilen nach Kundenwunsch.

Mercedes-Benz - 3D gedruckte Ersatzteile für Nutz- und Sonderfahrzeuge

Beim Stuttgarter Unternehmen Mercedes-Benz wird die Additive Fertigung in erster Linie für die Herstellung von Ersatzteilen für Mercedes-Benz LKW und Daimler Bussen verwendet, wobei das Unternehmen hier auf das Selektive Lasersintern setzt. Seit 2016 kommen 3D gedruckte Kunststoff-Serienbauteile im Ersatzteilgeschäft für Nutz- und Sonderfahrzeuge zum Einsatz. Für die Kunden ergibt sich dadurch die Möglichkeit, Ersatzteile bereits in kleinen Stückzahlen zu bestellen und im Busbereich wird die Technologie inzwischen auch verwendet, um Sonderwünsche der Kunden zu erfüllen. Außerdem arbeitet Daimler momentan an der Umsetzung des metallischen 3D Drucks, wobei hier bereits ein erstes Aluminium-Ersatzteil für LKW verfügbar ist.

Michelin - mit 3D gedruckten Reifen zu mehr Nachhaltigkeit

Nicht nur Automobilhersteller selbst, sondern auch Zulieferer oder Reifenhersteller, wie beispielsweise das französische Unternehmen Michelin, setzen inzwischen auf die Additive Fertigung. In Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Automobilkonzern General Motors hat das Unternehmen den MICHELIN Uptis (Unique Punctureproof Tire System) Prototyp entwickelt, einen luftlosen Reifen, welcher mittels additiver Fertigungstechnologien hergestellt wird. Durch die Airless-Technologie des Reifens kann das Risiko für Reifenpannen deutlich reduziert werden, wodurch wiederum der Rohstoff- und der Energieverbrauch für die Produktion von Ersatzreifen verringert werden kann. Zudem setzt Michelin bei der Produktion auf nachhaltige Materialien und die Lauffläche des Reifens kann bei Bedarf mittels 3D Druck erneuert werden, so dass der Reifen generell zu mehr Nachhaltigkeit im Straßenverkehr beitragen soll. Während der Reifen im Rahmen der IAA 2021 bereits die ersten Kilometer auf der Straße zurückgelegt hat, ist die Markteinführung für 2024 geplant.

Bild: Michelin

Porsche - kleine Stückzahlen, optimierte Bauteile und individualisierte Produkte

Beim Stuttgarter Sportwagenhersteller Porsche wird die Additive Fertigung schon seit mehreren Jahren genutzt und in verschiedenen Bereichen erfolgreich eingesetzt. So kommt die Technologie beispielsweise bei Porsche Classic, dem Klassikbereich des Unternehmens, zum Einsatz, um selten und in geringer Stückzahl benötigte Ersatzteile für Oldtimer herzustellen.

In Zusammenarbeit mit dem Zulieferer Mahle und dem Hochtechnologieunternehmen Trumpf hat Porsche außerdem spezielle 3D Druck Kolben für seinen leistungsstarken 911 GT2 RS entwickelt. Die Kolben besitzen einen integrierten Kühlkanal, sind entsprechend der Belastung optimiert und wiegen zudem zehn Prozent weniger als konventionell gefertigte Kolben.

Und auch in Sachen individualisierter Produkte setzt das Unternehmen auf die Additive Fertigung. Und zwar mit der Entwicklung individualisierter Vollschalensitze, bei welchen die Mittelbahn zum Teil mittels 3D Drucker hergestellt wird und bei welchen die Kunden zwischen verschiedenen Härtegraden wählen können. Während momentan drei verschiedenen Sitzmodelle mit Straßenzulassung verfügbar sind, ist das Ziel für die Zukunft, komplett personalisierte Sitze anzubieten, welche dann auch auf die individuelle Körperkontur des jeweiligen Kunden angepasst sind.

Bild: Porsche

Vollschalensitz von Porsche mit 3D gedruckten Elementen

SEAT - hauseigenes 3D Drucklabor für Prototypen

Der spanische Automobilhersteller SEAT verfügt über ein eigenes 3D Drucklabor im SEAT Prototypenzentrum mit insgesamt neun 3D Druckern: jeweils einem HP Multi Jet Fusion-, einem SLS- und einem Polyjet-Drucker sowie sechs FDM-Druckern. Diese Drucker sind rund um die Uhr im Einsatz und produzieren circa 50 Teile pro Tag, wobei es sich nach Angaben des Unternehmens bei 80 Prozent davon um Prototypen handelt.

Aber auch die Fertigung von maßgefertigten Werkzeugen, Gegenständen für die Montagelinie oder individualisierten Logos für Ausstellungs- und Vorführwagen findet vor Ort mittels 3D Druck statt. Die Herstellung von individualisierten und benutzerdefinierten Teilen ist genauso wie die additive Fertigung von Sonderserien und schwer erhältlichen Teilen außerdem ein Bereich, für welchen SEAT den 3D Druck in Zukunft in noch größerem Umfang einsetzten will.