Mit 3D-Druck über den Wolken

Im Windkanal des Bremer Airbus-Werks zeigt Peter Sander eine Flügelklappe, die per 3D-Drucker hergestellt wurde. (dpa)

Wenn Peter Sander anfängt, über Bauteile aus dem 3D-Drucker zu reden, ist es so, als ob er nicht aufhören mag. Und der Zuhörer mag nicht aufhören, ihm dabei zu lauschen. Der Bremer leitet den Bereich Emerging Technologies & Concepts bei Airbus. Dazu gehört alles rund um die Herstellung von Bauteilen im dreidimensionalen Druckverfahren. Gerade erst vor gut drei Monaten konnten er und alle Mitarbeiter aus dem Bremer Hydraulikbereich sich über einen weiteren Schritt freuen: Zum ersten Mal ist ein Airbus A 380 mit einem Hydraulik-Schaltblock geflogen, der komplett aus dem 3D-Drucker stammt.

Über den Schaltblock werden an den Flügeln die Bremsklappen, auch Spoiler genannt, gesteuert. „Das ist ein sicherheitsrelevantes Teil“, sagt der Ingenieur. Und durch den 3D-Druck hat es eine neue wichtige Eigenschaft bekommen: Es ist 35 Prozent leichter als im herkömmlichen Herstellungsverfahren. Und alles was im Flieger leichter ist, spart Kerosin und somit Kosten.

Airbus baut wieder selbst

Im Jahre 2010 hat Airbus damit begonnen, bei Bauteilen auf die 3D-Herstellung zu setzen. 2015 waren es bereits 500 verschiedene überwiegend Kunststoffbauteile, die in den verschiedenen Flugzeugmodellen verbaut wurden. Gleichzeitig schlug der Flugzeugbauer damit auch den Weg ein, Teile wieder selbst zu bauen, statt diese von Zulieferern zu beziehen. Dabei setzt Airbus auf die Zusammenarbeit mit Premium Aerotec, einer hundertprozentigen Firmentochter mit Standorten in Nordenham, Varel und Augsburg. 2015 wurde innerhalb des Unternehmens auch eine europäische Plattform aufgebaut, zu der inzwischen mehr als 100 Mitarbeiter an den verschiedenen Standorten Europas gehören.

Waren es also anfangs nur Teile aus Kunststoff, geht es nun um die Herstellung von Teilen aus Titan, einem im Flugzeugbau gern verwendeten Metall, weil es leicht und robust ist. Peter Sander sagt: „Dazu wird das Titan verpulvert, und aus diesem Pulver entsteht dann das Bauteil.“ Vorher wurden die Teile aus Platten herausgefräst. Durch den 3D-Druck spart Airbus hier bis zu 95 Prozent des Rohmaterials ein und durch den veränderten Herstellungsprozess wiederum CO2. Sander sagt: „Bei Metallen bedeutet 3D-Druck eigentlich das Aneinanderschweißen des Pulvers. Entsprechend können Sie eigentlich jedes Metall verwenden, das sich schweißen lässt.“

Inzwischen wurden auf diese Weise auch doppelwandige Treibstoffrohre für den A 400-M hergestellt, die eine Länge von 45 Zentimetern haben sowie einen Durchmesser von 20 Zentimetern. Werkzeug sei bei der Herstellung nicht mehr notwendig.

Renaissance des Metalls

„Durch den 3D-Druck erleben wir bei der Teile-Produktion auch wieder die Renaissance von Metall“, sagt der Ingenieur. Denn auch gegenüber Kohlefaser-Teilen sei der Herstellungsprozess weniger aufwendig. Ob denn durch den Einsatz von 3D-Druck in Zukunft bisherige Werkstoffe durch andere ersetzt werden? „Momentan kommen mehr als 30 verschiedene Aluminium-Sorten in den Fliegern zum Einsatz. Da wäre es durchaus effektiv, neue Metalllegierungen so zu entwickeln, dass sie im 3D-Drucker schweißbar sind“, sagt Sander.

Somit könnte sich im Laufe der nächsten Jahre neben Titan und Edelstählen auch die Zahl der verfügbaren Alu-Sorten erhöhen. Außerdem könnte zukünftig die Herstellung von Hybridteilen einfacher werden, die aus zwei verschiedenen Werkstoffen wie Titan und kohlenfaserverstärktem Kunststoff bestehen.

Sander glaubt, dass es bis 2020 möglich sein wird, Komponenten mit bis zu einer Länge von zwei Metern per 3D-Druck herzustellen. Die Zukunftsvision sieht er so: „Irgendwann wollen wir einen ganzen Rumpf mit bionischen Verstärkungen herstellen. Das wird dann wie ein Knochen aussehen, mit gedruckten Knoten, an den dann andere Blech-, oder Frästeile außenherum und innen drangesetzt werden, bis ein ganzes Gerippe entsteht.“ Bis das in echter Größe möglich ist, wird es noch etwas dauern.

Erfolgreiche Bremer Unternehmen

Aber auch andere Bremer Unternehmen sind erfolgreich mit 3D-Druck. Vor allem das Unternehmen Bego im Technologiepark an der Uni erhält regelmäßig Preise für die Geräte, mit denen Zahnimplantante hergestellt werden. Zuletzt wurde Bego im April mit dem Industriepreis Best-of in der Kategorie Medizintechnik ausgezeichnet. Da der Platz in den Firmengebäuden nicht ausreicht, plant Bego auf 2500 Quadratmetern eine Lagerhalle und ein Labor.

Bei der Lebensmittelherstellung setzt das Unternehmen Biozoon aus Bremerhaven auf 3D-Druck. Die Firma stellt Essen für Menschen her, die unter Kau- und Schluckstörungen (Dysphagie) leiden. Das Essen muss püriert oder passiert werden. Danach wird es in eine optische ansprechende Form gebracht. Das musste bisher von Hand gemacht werden. Mithilfe der 3D-Druck-Technologie soll dies zukünftig automatisiert werden.

Bei Mercedes kommt der 3D-Druck bereits seit 25 Jahren zum Einsatz, vor allem bei Ersatzteilen. Das kann dann auch für Oldtimer sein – also den „Classic-Fahrzeugen“. Auch wenn Kunden besondere Wünsche haben, kann das ein Fall für den 3D-Drucker sein. Für die Serienfertigung im Alltag braucht es aber noch einige Zeit. „Momentan sind die Prozesszeiten und Prozesskosten noch zu hoch“, sagte eine Mercedes-Sprecherin.

3D-Druck sei vor allem gefragt, wenn es um die Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Betriebsmitteln geht. Was den Bau des Elektrofahrzeugs EQ angeht, prüft Mercedes allerdings gerade, welche Bauteile nicht doch mithilfe des 3D-Drucks hergestellt werden können. Außerdem mietet sich der Autobauer genauso wie Airbus im Bremer Forschungszentrum für Leichtbau, dem „Ecomat“ ein, das gerade in der Airport-Stadt gebaut wird und sich auch mit 3D-Druck beschäftigen wird. Spätestens Anfang 2019 soll Eröffnung sein.