Additive Fertigung Wann sich Ersatzteile aus dem 3D-Drucker lohnen

Redakteur: Anke Geipel-Kern

Individuelle Bauteile in Kleinserien werkzeuglos fertigen – das verspricht die additive Fertigung dem Maschinenbau. Wie weit verbreitet ist das schon? Und wann rechnet sich der Einsatz eines 3D-Druckers?

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Eine topaktuelle VDMA-Studie belegt, dass die additive Fertigung langsam aber sicher im Maschinenbau ankommt: 47 % der Befragten nutzen die Technik bereits, mehr als die Hälfte allerdings erst im Prototypen-/Musterbau: Doch die Zahl der Unternehmen, die 3D-Druck in der Fertigung nutzen wächst.
Eine topaktuelle VDMA-Studie belegt, dass die additive Fertigung langsam aber sicher im Maschinenbau ankommt: 47 % der Befragten nutzen die Technik bereits, mehr als die Hälfte allerdings erst im Prototypen-/Musterbau: Doch die Zahl der Unternehmen, die 3D-Druck in der Fertigung nutzen wächst.
(Bild: ©NicoElNino - stock.adobe.com)

Ersatzteile aus dem 3D-Drucker, dass ist im Maschinenbau längst keine ferne Vision mehr, sondern mittlerweile alltagstauglich. Experten trauen der neuen Technik eine Menge zu und sprechen von Wachstumsraten von rund 30 Prozent. Bereits im Jahr 2015 lag der weltweite Umsatz bei 4,5 Milliarden Euro – Tendenz steigend. Für das BMBF ist damit die additive Fertigung eine der wichtigsten Schlüsseltechnologien, der in der Hightech-Strategie viele Fördermittel zufließen.

Mit 3D-Druck Formteile drucken

In der Lebensmittelbranche haben es bisher Nudeln, Pizzen und Schokotorten aus dem 3D-Drucker in die Medien gebracht, wenn solche Leckereien werbewirksam auf Lebensmittelmessen vorgestellt werden. Weniger spektakulär und deshalb auch nicht so medienwirksam ist der 3D-Druck von Ersatzteilen oder kundenindividuellen Formatteilen. Trotzdem schlummert hier viel Potenzial, was vor allem dem Trend zur Individualisierung geschuldet ist, der häufige Produktwechsel, kleine Chargen mit ständig wechselnden Formatteilen fordert und manchmal auch ganz neue Formatteile, die nur als Einzelstück benötigt werden.

Vorteile gibt es sowohl für den End- anwender, als auch für den Maschinenbauer. Der Gedanke spezialisierte Bauteile zu drucken hat für beide Seiten Charme. So nutzt beispielsweise Verpackungsmaschinenhersteller Gerhart Schubert seit 2014 3D-Druck. Man habe mit drei verschiedenen Technologien bereits 20 000 Formteile hergestellt, sagt Markus Schindler, Leiter der Teilefertigung. Der Vorteil liege in der nahezu grenzenlosen Formgebung und das bei geringen Kosten. Aber auch ganz neue Dinge gehen, wie etwa Bohrungen um die Ecke legen.

Zeit sparen und Kosten senken

Zeit und Kosten könne man sparen, sagen auch die Experten von Krause Dimatec. Die Tochter der Horstmann Gruppe beschäftigt sich seit 2015 mit der additiven Fertigung und hat nun auch die Lebensmittelbranche ins Visier genommen. Für Krause Dimatec ist das sozusagen ein Heimspiel, denn mit Werner & Pfleiderer, Kemper, Haton, Riehle und Green gehören fünf auf Bäckereitechnik spezialisierte Unternehmen zur Gruppe. Deshalb ist es kein Zufall, dass die beiden in der Unternehmensbroschüre gezeigten Beispiele Bauteile von Bäckereimaschinen sind.

Auch Kostenrechnungen vom 3D-Netzwerk NRW zeigen, dass Maschinenteile per additiver Fertigung nicht nur schneller und kostengünstiger sondern auch an jedem Ort der Welt gefertigt werden. Ein entsprechendes Beispiel präsentierte Netzwerkmanager Dr. Werner Koch auf dem ersten Kongress der ZDS – Zentralfachschule der Deutschen Süßwarenwirtschaft e.V., der sich mit additiver Fertigung und 3D-Lebensmitteldruck in der Snack- und Süßwarenwirtschaft beschäftigte.

So kostet ein konventionell gefertigtes Ersatzteil eines Werkzeugwechslers, das mechanisch aus Aluminium hergestellt wird, etwa 990 Euro. Setzt man einen 3D-Drucker ein und nutzt als Werkstoff Nylon/Kevlar, sinken die Kosten auf 78 Euro. Auch zeitlich profitiere der Anwender, betonte Koch: Während die mechanische Fertigung etwa 72 Stunden dauere, seien es beim 3D-Druck nur etwa 54 Stunden.

Kosten-Nutzen genau abwägen

Solche Berechnungen klingen in der Theorie erst einmal bestechend und sind ein gutes Marketingargument der Hersteller entsprechender 3D-Technologien. Doch Werkstoffkosten und Anschaffung sowie Amortisationszeit des Druckers sind bei einer Volkostenrechnung nur die halbe Miete. Deshalb sieht es, wie so oft, in der Praxis anders aus.

In die Rechnung müssen zusätzlich zur reinen Fertigung Entwicklungsaufwand, CNC-Technik und Nachbearbeitung einfließen, gibt Prof. Mirko Meboldt von der ETH Zürich zu bedenken. Der studierte Maschinenbauer ist Professor für Produktentwicklung und Konstruktion und avancierte in den vergangenen Jahren zu einem der meist zitierten Experten in Sachen 3D-Druck.

Sein Thema ist, wie mit 3D-Druck neue Geschäftsmodelle entstehen. Denn Technikverliebte laufen Gefahr sich eine blutige Nase zu holen. Additive Fertigung brauche Konzepte und neue innovative Produktansätze, sagt Mebold. Vor dem Einsatz solle man sich vor allem die Frage stellen, an welcher Stelle im Betrieb echter Mehrwert entsteht. Einfach loslegen, ist also nicht angebracht.

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