Wie wird 3D-Druck in der Automobilindustrie eingesetzt?

Die Automobilindustrie , ein Sektor, der stets auf der Suche nach Innovation und Effizienz ist, hat die 3D-Drucktechnologie mit offenen Armen empfangen.

Ursprünglich wurde der 3D-Druck in der Automobilbranche vor allem für die schnelle Prototypenentwicklung eingesetzt. Ingenieure konnten damit Designs schnell iterieren und Funktionen testen, ohne auf teure und zeitaufwändige traditionelle Fertigungsverfahren zurückgreifen zu müssen.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie erweiterten sich die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks über Prototypen hinaus. Heute wird er zur Herstellung komplexer Teile, kundenspezifischer Komponenten und sogar ganzer Karosserien eingesetzt. Die Möglichkeit, mit einer Vielzahl von Materialien – von Kunststoffen bis hin zu Metallen – zu drucken, eröffnet neue Möglichkeiten für die Fahrzeugindividualisierung und Kleinserienproduktion.

Durch den 3D-Druck hat sich die Zeit vom Entwurf bis zur Produktion erheblich verkürzt, was einen reaktionsschnelleren Fertigungsansatz ermöglicht.

3D-Drucktechnologien im Automobilsektor

FDM für Prototyping-Teile

FDM ermöglicht Ingenieuren die schnelle Herstellung von Autoprototypen und ermöglicht einen iterativen Designprozess, bei dem Änderungen schnell und effizient vorgenommen werden können. Dies ist entscheidend, um Form, Passform und Funktion von Komponenten vor der Massenproduktion zu testen. Zu den im FDM-Verfahren häufig verwendeten Materialien gehören ABS, PLA, PETG und PEI, die eine Reihe von Eigenschaften von Haltbarkeit bis Hitzebeständigkeit bieten.

FDM beschleunigt den Entwicklungszyklus und ermöglicht eine schnellere Umsetzung vom Entwurf zum Prototyp. Es reduziert den Bedarf an teuren Werkzeugen und Formen und ist daher für die Produktion kleiner Stückzahlen wirtschaftlich.

SLA für hochdetaillierte Komponenten

SLA ermöglicht die Herstellung von Komponenten mit hoher Detailgenauigkeit und Präzision. Die Technologie eignet sich besonders für die Herstellung detaillierter Prototypen, Endverbrauchsteile und Formen für die Kleinserienproduktion. Dank der hohen Auflösung und Genauigkeit ermöglicht SLA die Herstellung isotroper und wasserdichter Teile, die sich ideal für den Einsatz in mehrteiligen Baugruppen und Konsumgütern eignen.

SLA-Drucker verarbeiten eine Vielzahl von Harzen und bieten Eigenschaften, die denen von Standard-, technischen und industriellen Thermoplasten entsprechen. Großformatige SLA-Drucker ermöglichen sogar den 3D-Druck von Karosserieteilen und Innenraumkomponenten in Originalgröße in einem Stück.

SLS und MJF für langlebige Innenraumteile

Mit selektivem Lasersintern (SLS) und Multi Jet Fusion (MJF) lassen sich robuste und langlebige Innenraumkomponenten herstellen. Sowohl SLS als auch MJF werden zur Herstellung einer Vielzahl langlebiger Innenraumteile für die Automobilindustrie eingesetzt, darunter komplexe Leitungs- und Belüftungssysteme, kundenspezifische Armaturenbrettkomponenten, komplexe Halterungen und Befestigungen sowie flexible und langlebige Türgriffe und -knöpfe.

SLS wird für die Herstellung komplexer und langlebiger Teile ohne Stützstrukturen geschätzt. Das ungesinterte Pulver fungiert als selbsttragendes Material, was zu saubereren Designs führt und die Nachbearbeitungszeit verkürzt. SLS-Teile sind für ihre Festigkeit und Maßgenauigkeit bekannt und eignen sich daher für Funktionstests und Endanwendungen in der Automobilindustrie.

MJF zeichnet sich durch seine Geschwindigkeit und Effizienz aus und produziert Teile bis zu zehnmal schneller als SLS. Es bietet außerdem hervorragende mechanische Eigenschaften und eine glattere Oberflächenbeschaffenheit, die sich ideal für sichtbare Fahrzeuginnenraumteile eignet, die ein hochwertiges ästhetisches Erscheinungsbild erfordern.

SLM für funktionale Metallteile

Beim SLM wird feines Metallpulver mithilfe eines Hochleistungslaserstrahls selektiv geschmolzen und verschmolzen, wodurch hochkomplexe und präzise Metallkomponenten entstehen.

In der Automobilindustrie wird SLM zur Herstellung einer Vielzahl funktionaler Metallteile eingesetzt, darunter Motorkomponenten, Strukturelemente und kundenspezifische Getriebekomponenten.

Die Festigkeit und Haltbarkeit von SLM-gefertigten Teilen ist mit denen herkömmlicher Verfahren vergleichbar. Daher eignen sie sich für kritische Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit unerlässlich ist. Darüber hinaus ermöglicht SLM die Integration komplexer Funktionen und interner Kanäle, die zu Leistungssteigerungen führen können, die mit konventioneller Fertigung nicht erreichbar sind.

Bildquelle: BTI Gauges/Formlabs

Beispiele für den 3D-Druck von Autoteilen

Verwendung von 3D-gedruckten Endverbrauchsteilen in Fahrzeugen wie der Cadillac Blackwing V-Serie.

Bildquelle: Additive Fertigung

Herstellung von Kanälen, Halterungen und maßgeschneiderten Komponenten für Modelle in limitierter Auflage wie den Aston Martin Callum Vanquish 25.

Bildquelle: MakerBot

Ersatz traditioneller Fertigungsteile durch 3D-gedruckte Alternativen in Modellen wie dem Ford Mustang Shelby GT500.

Bildquelle: Additive Fertigung

Potenzial für Massenmarktakzeptanz und Großserienproduktion

Der globale Markt für 3D-Automobildruck wird im Jahr 2023 auf 3,10 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll zwischen 2024 und 2030 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 23,3 % verzeichnen. Dieses Wachstum wird durch die steigende Nachfrage nach kundenspezifischen Produkten und die zunehmende Nutzung der additiven Fertigung in der Automobilindustrie für die Großserienproduktion vorangetrieben.

Innovationen wie Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) werden von großen Automobilherstellern wie der BMW AG übernommen, die diese Technologie in der zukünftigen Fahrzeugproduktion einsetzen wollen. Diese Fortschritte beschleunigen den Produktentwicklungszyklus und ermöglichen Rapid Prototyping, sodass Automobilhersteller mehrere Iterationen eines Bauteils schnell produzieren und testen können.

Die Verwendung von Leichtbaumaterialien im 3D-Druck ist ein bedeutender Trend, der durch die Notwendigkeit zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts, zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und zur Senkung der Emissionen vorangetrieben wird. Der 3D-Druck ermöglicht die Erstellung komplexer Geometrien und die Verwendung von Materialien wie kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), die ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis bieten und sich ideal für Automobilanwendungen eignen.

Das Potenzial für die Massenmarkteinführung und Großserienproduktion von 3D-gedruckten Autoteilen ist enorm. Dank kontinuierlicher Investitionen in Forschung und Entwicklung, Partnerschaften zwischen wichtigen Akteuren und einem Fokus auf Nachhaltigkeit verspricht der 3D-Druck höhere Produktionsraten, weniger Materialabfall, niedrigere Herstellungskosten und eine Verkürzung der Gesamtzeiten für die Prototypenentwicklung von Autoteilen.

3DSPRO 3D-Drucklösungen für die Automobilindustrie

3DSPRO wurde mit der Vision gegründet, globale Innovatoren zu unterstützen. Dafür integriert 3DSPRO modernste 3D-Drucktechnologien wie SLM, SLS, MJF und SLA mit einer Online-Angebots- und Bestellplattform für Präzision, Effizienz und individuelle Anpassung. Unsere Fähigkeiten reichen von der Herstellung hochwertiger, komplexer Metallteile bis hin zur Formung langlebiger Polymere mit außergewöhnlicher Detailgenauigkeit und gewährleisten die Unterstützung jeder Phase des Produktdesigns. Mit dem Fokus auf die Beschleunigung von Innovationen und die Senkung der Gesamtkosten des 3D-Drucks bieten wir ein umfassendes Leistungspaket, das auf die komplexen Anforderungen der Branche zugeschnitten ist.