3D-Drucker

© Schubert & Salzer Feinguss Lobenstein GmbH

Die Schubert & Salzer Feinguss Lobenstein GmbH ist ein Traditionsunternehmen. Das Unternehmen zählt es zu den modernsten Feingießereien Europas und beschäftigt 200 Mitarbeiter Hier werden bei etwa 1700 Grad Bauteile aus verschiedenen Stahlsorten hergestellt.. Es können 150 verschiedene metallische Werkstoffe verarbeitet werden. Damit beliefert das Unternehmen Kunden aus über 40 Branchen, unter anderem Unternehmen der Lebensmittel- und Automobilindustrie sowie Hersteller von Schienenfahrzeugen. Ebenso zählen kleine und mittelständische Produzenten von Werkzeugmaschinen, Messtechnik und Medizintechnik zum Kundenkreis.

Gefertigt werden insbesondere kundenspezifische Gussteile. Man setzt inzwischen auf Kleinserien statt Großproduktion. Das bedeutet beim Feinguss: Kosten minimieren für die Herstellung der Aluminiumwerkzeuge. Diese Spezialisierung war eine Reaktion auf neue Anforderungen des Marktes. Entwicklungs- und Bestellzeiten verkürzen sich. Maschinengenerationen wechseln heute alle zwei bis drei Jahre. Vor einiger Zeit waren es noch mehr als zehn Jahre. Maschinen werden zudem nicht mehr weltweit gleich verkauft, sondern spezifisch angepasst. So gibt es beispielsweise Varianten für den asiatischen, amerikanischen und europäischen Markt.

Digitalisierung und 3D-Druck
In den vergangenen Jahren wurde die gesamte Prozesskette modernisiert und vor allem auch digitalisiert. Ein Herzstück der Digitalisierung steht im Nebenraum einer der großen Hallen; ein fast würfelförmiges Gerät hat hier seinen Platz gefunden. Einige Fenster im oberen Teil des Geräts geben den Blick auf die Technik im Inneren frei: Schläuche, Schienen, Düsen. Ein 3D-Drucker. Darin entstehen die sogenannten Positivformen, die das Abbild des herzustellenden Bauteils darstellen, durch den schichtweisen Auftrag eines Pulverwerkstoffes aus PMMA, einem Acryl-Kunststoff. Ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker, werden aus einem Druckkopf gezielt kleine Tröpfchen auf die Pulverschicht aufgetragen. Das führt zum Verbinden bzw. Verkleben der Pulverteilchen. Jede Schicht ist etwa 150 Mikrometer dick. Das Verfahren nennt man „Binderjet“. Produziert werden können Bauteile bis zu einer Länge von einem Meter, maximal 60 Zentimeter breit und 50 Zentimeter hoch. Der 3D-Drucker steht seit September 2015 bei dem Unternehmen. Vorher arbeitete man über zwei Jahre mit einem externen Anbieter zusammen.

3D-Druck im Feinguss-Prozess
Der 3D-Drucker ist bereits in den Fertigungsprozess integriert, vor allem wenn es um Einzelteile, Kleinstserien, komplexe Geometrien und die Entwicklung von Prototypen geht. Am Anfang des Prozesses steht die Erstellung eines digitalen Volumenmodells, meist mit CAD-Programmen oder durch das so genannte "Reverse Engineering". Hier werden vorhandene Bauteile eingescannt, um die erforderlichen 3D-Daten zu erzeugen. Deshalb spricht man auch von „Nachkonstruktion“: aus einem realen Objekt entstehen die Konstruktionsdaten. Das Verfahren kommt zum Beispiel bei der Produktion von Ersatzteilen zum Einsatz, wenn die Zeichnungen nur in Papierform vorliegen oder die Aluminiumwerkzeuge zur Herstellung der Wachsform nicht mehr vorhanden sind. Schubert & Salzer hat auch in dem Bereich in moderne Technik investiert, um Kunden diese Digitalisierungs-Dienstleistungen selbst anbieten zu können.

Der Arbeits- und Zeitaufwand mit der neuen 3D-Druck-Technik ist zwar sehr ähnlich zum klassischen Verfahren, aber die Einmalkosten zur Herstellung des Aluminiumwerkzeuges entfallen. Das ist der entscheidende Vorteil, um Einzelteile, kleine Stückzahlen und komplizierte Geometrien im Feingussverfahren fertigen zu können. So konnte etwa für einen Kunden ein Turbinenrad in der Losgröße vier produziert werden, was früher nicht wirtschaftlich gewesen wäre. Auch der Bedarf an Ersatzteilen kann man mit dem 3D-Druck bedienen und kurzfristig benötigte Teile so kostendeckend herstellen.


Dies ist eine gekürzte und überarbeitete Version eines Artikels aus „Wissenschaft trifft Praxis“ Ausgabe 9: Digitale Produktionsmittel im Einsatz, S. 28-32.