Wie Additive Fertigung die Automobilbranche verändert

Schon 1983 wurde die sogenannte Stereolithographie erfunden: Man entdeckte, dass bestimmte Polymer-Sorten auf Lichtstrahlen reagierten und sich daraufhin verfestigten. Das ist die Grundlage für die heutige SLA-Technologie, mit der kleinere Bauteile mit hoher Genauigkeit gefertigt werden - etwa 1zu1-Prototypen für das Interieur, Scheinwerfer oder mechanische Bauteile. Bis die Technik ihren Weg in die Industrie fand, vergingen allerdings gute 20 Jahre. Noch waren normale Fertigungswege wie etwa mit Lehm nicht nur kostengünstiger, sondern auch schneller und dadurch effizienter. Mit der sich weiterentwickelnden Stereolithographie kamen um 2005 erste wirtschaftlich erschwingliche Drucker auf den Markt, die die Automobil-Branche langsam, aber sicher adaptierte.

Im Vergleich zu der FDM-Technologie, die auf dem Schmelzen von festem Plastik-Filament und dem anschließenden Auftragen basiert, ist die SLA-Technologie zwar teurer. Dafür ist das Litographie-Verfahren genauer, wartungsarmer und eignet sich sogar dafür, gedruckte Teile in Serienmodelle einzubauen. Die mit dieser Technik gedruckten Teile sind häufig genauso stabil wie ihre normal gegossenen Konkurrenten.

Egal, welches Verfahren zum Einsatz kommt: Der Druck reduzierte Entwicklungskosten enorm. Der Begriff Rapid Prototyping etablierte sich: Da neue Entwürfe in wenigen Stunden statt mehreren Wochen angefertigt waren, konnten neue Iterationen deutlich schneller erneut gedruckt werden. Der Design-Prozess der Automobilbranche wurde damit signifikant verändert, auch wenn viele Hersteller bis heute nicht öffentlich über ihren Prototyping-Prozess sprechen.

LKW von Volvo fahren schon seit längerer Zeit mit 3D-gedruckten Bauteilen. Klemmen, Montagevorrichtungen und Halterungen sind nur einige Beispiele. Hierbei handelt es sich zwar nicht um strukturell wichtige Bauteile, trotzdem sinken die Fertigungskosten für Volvo enorm: Sie wechselten von traditioneller Fertigung aus Metall zu ABS-Plastiken. Die additiv gefertigten Bauteile kosten nur 1€/cm³, die Metall-Konkurrenz liegt bei 100€/cm³. Zusätzlich wurde die Fertigungszeit um über 90% reduziert.

Einen Schritt weiter ging das Startup Local Motors: Schon 2014 präsentierte das junge Unternehmen ein Auto, dessen Chassis komplett aus dem 3D-Drucker stammte. Das Modell wurde in nur 44 Stunden komplett gedruckt und war auch fahrtüchtig. Komfort und Stil wie ein "echtes" Auto bot die Studie zwar nicht. Dennoch zeigte das Projekt, wozu 3D-Druck fähig ist und wie es die Branche transformieren kann. Local Motors entwickelt derzeit einen autonom fahrenden Kleinbus, der ebenfalls auf viele gedruckte Teile setzt.

Neben der weit verbreiteten Plastikverarbeitung gibt es inzwischen auch Drucker, die Metall in jeder ausdenkbaren Form drucken können: Die sogenannten Laser-Sinter-Drucker erhitzen ein Metallpulver punktuell so stark, dass es sich zu einem festen Bauteil verbindet. Schicht für Schicht wird mehr Pulver aufgetragen, welches wiederum verschmolzen wird. Mit dieser Technik lassen sich bisher nur recht kleine Bauteile herstellen.

Wie es zukünftig aussehen könnte, zeigt ein experimentelles Projekt aus den Niederlanden: In Amsterdam wurde mithilfe von zwei Roboterarmen eine begehbare Brücke aus Metall gedruckt. Die Industrieroboter benutzen ebenfalls die Sinter-Technik, verzichten aber auf das Pulverbett und können mehr oder weniger in die Luft drucken. Zukünftige Autos können prinzipiell auch ein gedrucktes Chassis spendiert bekommen: Neue computergenerierte Formen erlauben höhere Stabilität bei weniger Gewicht, eine bessere Knautschzone für Unfälle und Strukturen, die Akkumulatoren direkt in Rahmen integrieren.

Bis geschweißte Metall-Fahrgestelle das Zeitliche segnen, wird noch einiges an Zeit vergehen. Die Herstellung mit SLS-Druckern ist für eine Serienfertigung noch zu teuer und dauert zu lange. Aber: Additive Fertigung hat sich bereits bei Plastik-Teilen etabliert. Durch sinkende Preise, steigende Fertigungsgeschwindigkeit und neue Technologien könnten Lasersinter-Drucker bald eine große Rolle bei neuen Autos einnehmen.

Redaktion: Mika Baumeister