In der heutigen dynamischen Welt rücken alle Technologien in den Vordergrund, die Unternehmen Flexibilität, Innovation und Kosteneffizienz bieten. Mit der rasanten Entwicklung des 3D-Drucks eröffnen die Kombinationen langjährig bekannter Methoden wie generatives Design oder Topologieoptimierung neue Möglichkeiten.
Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks besteht darin, dass keine Werkzeuge benötigt werden – die Komplexität eines Bauteils ist nur durch die Vorstellungskraft des Konstrukteurs begrenzt. Viele glauben immer noch, dass 3D-Druck teurer sei als Spritzguss oder CNC-Bearbeitung, und in manchen Fällen stimmt das auch.
Additive Fertigung liefert jedoch echten Mehrwert, wenn ein Bauteil von Beginn der Entwicklung an für diese Technologie ausgelegt ist. Im Gegensatz zu traditionellen Verfahren steigen die Kosten beim 3D-Druck nicht steil mit der Komplexität. Dies ermöglicht es, mehrere Komponenten zu einem Bauteil zusammenzuführen, interne Kühl- oder Heizkanäle zu integrieren, fortschrittliche Superlegierungen zu drucken und Gitterstrukturen für eine zusätzliche lokale Gewichtsreduktion zu verwenden.
Die Idee hinter der Topologieoptimierung besteht darin, ein Design unter gegebenen Lasten und Randbedingungen zu verfeinern – mit Zielgrößen wie minimalem Gewicht, maximaler Steifigkeit oder gleichmäßiger Spannungsverteilung. Das Ergebnis ist eine optimierte, komplexe und oft organisch wirkende Form, die perfekt zur additiven Fertigung passt. Es ist keine Seltenheit, dass ein Bauteil am Ende rund 40 % leichter ist als das ursprüngliche Design.
Generatives Design ist eine ähnliche Methode wie die Topologieoptimierung, aber das Ergebnis ist ein Konstruktionsraum mit mehreren Varianten. Jedes Modell erfüllt die definierten Randbedingungen, und der Ingenieur wählt die endgültige Form basierend auf Faktoren wie Gewicht, Kosten und Herstellbarkeit aus. Dieser Ansatz ist besonders nützlich, wenn keine Ausgangsgeometrie vorhanden ist und komplexe Bauteile in kurzer Zeit von Grund auf entwickelt werden müssen. In Kombination mit additiver Fertigung gewinnt diese Methode zunehmend an Bedeutung in der Luft- und Raumfahrt, im Motorsport und in der Automobilindustrie.
Gitterstrukturen sind sich wiederholende geometrische Muster innerhalb eines Volumens, die das Gewicht eines Bauteils erheblich reduzieren können, ohne Steifigkeit oder Festigkeit zu beeinträchtigen. Diese Technik ermöglicht eine gezielte Gewichtsreduzierung in kritischen Bereichen, optimiert die Tragfähigkeit der Gesamtstruktur und eröffnet neue Möglichkeiten zur Herstellung komplexer, leichter und dennoch robuster Komponenten.
Die additive Fertigung eignet sich besonders gut zur Herstellung solcher Gitterstrukturen, da sie mit herkömmlichen Verfahren oft nicht realisierbar sind.
In unserem Unternehmen ist es mittlerweile Standard, 3D-gedruckte Master-Modelle oder Werkzeuge für die Herstellung von Kohlefaserbauteilen einzusetzen. Dieser Ansatz reduziert nicht nur die Fertigungskosten erheblich, sondern verkürzt auch die Produktionsdurchlaufzeiten. Wir haben diese Methode eingeführt, um Einzelstücke und Kleinserien wirtschaftlich herstellbar zu machen – ohne Abstriche bei Qualität oder Leistung.
Verbindungen von Verbundbauteilen stellen oft eine Herausforderung dar, da sie im Laufe der Lebensdauer eines Produkts potenzielle Schwachstellen werden können. Aus diesem Grund ist die Integration von Metallen mit Verbundwerkstoffen unerlässlich. Es hat uns schon immer gestört, ein federleichtes Kohlefaserbauteil mit einer schweren, CNC-gefrästen Aluminiumverbindung zu kombinieren – deshalb setzen wir auf leichte, 3D-gedruckte Metallstrukturen, die sich nahtlos mit Verbundelementen verbinden.