BMW setzt im Motorsport-Segment auf additive Fertigungsverfahren. Welche Teile die Münchner aus dem 3D-Drucker in den Rennwagen bringen, erfahren Sie hier.
Additive Fertigungsverfahren mittels 3D-Drucktechnik sind ein wesentlicher Bestandteil der Digitalisierung der Industrie. Der Münchner Autobauer BMW setzt 3D-Druck nach eigenen Angaben bereits seit 1991 ein. Nun feiert ein kleines, aber bedeutendes Teil sein 500. "Fertigungs-Jubiläum" - ein Wasserpumpenrad.
BMW feiert das 500. Wasserpumpenrad aus dem 3D-Drucker. Foto: BMW AG
SLM 3D-Drucker unterstützt BMW M4 DTM
Das 500. Exemplar des Aluminium-Bauteils werkelt nun in einem der BMW M4-Rennwagen, die in der Deutschen Tourenwagen Meisterschaft (DTM) zum Einsatz kommen. Auch im Kundensport-Segment kommen die sechsflügeligen Pumpenräder aus dem 3D-Drucker zum Einsatz - nämlich im BMW Z4 GT3.
Zum Einsatz kommt das in additiver FErtigung hergestellte Bauteil derzeit im BMW M4 DTM. Foto: BMW AG
Das einteilige Wasserpumpenrad aus Metall wurde im Jahr 2010 von den BMW-Ingenieuren als Ersatz für das bis dato eingesetzte Kunstoff-Pendant entwickelt. In Kleinserie wird das Bauteil seither im Selective-Laser-Melting-Verfahren (SLM) hergestellt. Dabei wird der Werkstoff in einer 0,05 Millimeter dünnen Schicht auf eine Arbeitsplatte aufgetragen. Ein Laserstrahl verschmilzt anschließend das Pulver unter Schutzgasatmosphäre an den gewünschten Stellen.
Glossar: Was ist was im 3D-Druck?
2 Print Beta 2 Print Beta ist ein Druckerhersteller und 3D-Druck-Dienstleister aus Konstanz. Zum Angebot des Unternehmens gehören neben 3D-Komplettsystemen und -Bausätzen auch Services.
3D Systems 3D Systems ist ein Druckerhersteller aus South Carolina, der Drucker für Privatanwender, den Profibereich und für Produktionszwecke anbietet. Nach eigener Darstellung hat das Unternehmen den 3D-Druck erfunden.
ABS-Kunststoff ABS-Kunstsoff ist ein Polymer, das von vielen 3D-Druckern als Grundstoff für Werkstücke verwendet wird.
Amazon 3D Printing Store Im Juli 2014 hat Amazon sein Portfolio um einen Shop für 3D-Druckerzeugnisse erweitert.
Anti Gravity Modeling AOM ist ein neuartiges generatives Herstellungsverfahren, bei dem Werkstücke nicht schichtweise wie üblich schichtweise aufgebaut werden. Stattdessen werden Stränge von geschmolzenen Polymerkunststoffen erzeugt, die im Moment des Austritts aus einer Düse aushärten.
Bioprinter Bioprinter dienen dem Erzeugen organischer Strukturen für medizinische und biologische Anwendungsfelder. Diese 3D-Drucker-Variante wird jedoch bisher kaum hergestellt und eingesetzt; lediglich das Unternehmen Organovo bietet ein Modell an.
Concept Laser GmbH Die Concept Laser GmbH aus dem fränkischen Lichtenfels bietet Anlagen für SLM samt Beratung.
Designfreiheit Designfreiheit im Produktdesign bezeichnet die Möglichkeit, eigene Vorstellungen vom Aussehen eines Gegenstandes umzusetzen, ohne sich an Standard- oder andere Vorgaben halten zu müssen.
Dual-Extruder-Technik 3D-Drucker mit Dual-Extruder-Technik verfügen über zwei Düsen zum schichtweisen Aufspritzen von flüssigen oder geschmolzenen Werkstoffen.
EBM (Electron Beam Melting) EBM bezeichnet das schichtweise Aufschmelzen von pulverisiertem Metall zu dreidimensionalen Bauteilen mithilfe eines Elektronenstrahls.
EOS Die EOS GmbH (Electro-Optical Systems) aus dem bayerischen Krailling bei München vermarktet Anlagen, Werkstoffe und Lösungen für SLM-Anwendungen und Stereolithografie.
Extruder Extruder sind die technischen Vorrichtungen, die das flüssige beziehungsweise geschmolzene Rohmaterial aus den Düsen von 3D-Druckern herauspressen.
Filament Der Begriff Filament bezeichnet usprünglich jede Art von Faden. Im Bereich der 3D-Drucker sind damit fadenförmige Rohstoffe gemeint, die durch einen Extruder in Form gespritzt werden.
i.materialise i.materialise ist ein 3D-Druck-Online-Service. Kunden können eigene Designs hochladen und aus verschiedenen Materialen für das Werkstück wählen.
Makerbot Makerbot ist ein 3D-Drucker-Hersteller aus New York. Seit 2013 gehört das Unternehmen zum 3D-Druckerhersteller Stratasys.
Mcor Mcor Technologies ist ein 3D-Druckerhersteller aus Dublin, Irland. Die Produkte des Unternehmens verwenden handelsübliche Papierbögen.
Modern Meadow Das New Yorker Unternehmen Modern Meadow forscht im Bereich Bioprinting und der Entwicklung von Geweben mit dem Ziel, künstliches Biomaterial zum Verzehr und als Leder herzustellen.
Monolith Der Monolith ist ein Stereolithografie-Drucker, der 2012 von dem US-Unternehmen Acme Design herausgebracht wurde und nun von Free Fab vermarktet wird.
Multi Jet Fusion Multi Jet Fusion ist eine neue 3D-Drucktechnik, die HP im kommenden Jahr auf den Markt bringen will. Als technische Basis nutzt man die eigene Inkjet-Technologie.
Organovo Das Unternehmen Organovo aus San Diego, Kalifornien entwickelt und erzeugt mit Bioprintern künstliches menschliches Gewebe.
PLA-Kunststoff PLA ist neben ABS das am weitesten verbreitete Verbrauchsmaterial für 3D-Drucker. PLA ist geruchlos und wird aus Maisstärke hergestellt.
Selective Laser Melting (SLM) Selektives Laserschmelzen ist ein 3D-Druckverfahren, bei dem Metallpulver mithilfe von Laserstrahlen geschmolzen und schichtweise durch Aushärten zu einem fertigen Werkstück aufgebaut wird.
SLM Solutions Die SLM Solutions Group AG aus Lübeck stellt 3D-Metalldrucker her.
Stereolithografie Stereolithografie ist eine Methode des Rapid Prototyping. Dabei werden unter Laserlicht aushärtende Kunststoffe schichtweise zu einem dreidimensionalen Körper aufgebaut.
STL (Surface Tesselation Language) STL ist eine Sprache zur Oberflächenbeschreibung durch Triangulation, also die Beschreibung von Dreiecken, aus denen sich Oberflächen zusammensetzen.
Ultimaker Ultimaker ist ein niederländischer Hersteller von 3D-Druckern. Wie Makerbot ging auch Ultimaker aus einem Workshop im Rahmen des Reprap-Projekts hervor.
Die Vorteile der 3D-Druck-Technologie
Nach Angaben von BMW soll es bisher noch zu keiner bauteilbedingten Panne gekommen sein. Vom Fertigungsverfahren per 3D-Druck ist man bei BMW überzeugt, denn dieses Verfahren erlaube sowohl die bei einem strömungstechnisch bedeutenden Bauteil besonders wichtigen konstruktiven Feinheiten, als auch eine bedarfsgerechte und somit wirtschaftlichere Produktion. Unsicher ist noch, ob das Wasserpumpenrad aus dem 3D-Drucker letztlich auch für die Titelverteidigung in der Deutschen Tourenwagenmeisterschaft DTM sorgt.
Übersicht: 3D-Drucker
Viva 3D-Drucker Auf der CES 2015 in Las Vegas präsentierten die Hersteller viele neue 3D-Drucker. Im Folgenden stellen wir diese und weitere Modelle vor.
PP3DP UP! Mini (649 Euro, bereits erhältlich) Der UP! Mini von PP3DP verarbeitet ABS- und PLA-Kunststoff im Schmelzschichtungsverfahren und ist bereits seit 2012 auf dem Markt. Konzipiert ist der UP! Mini für Privatanwender und Einsteiger, die kleine Objekte herstellen möchten und einen mobilen 3D-Drucker bevorzugen.
iRapid Black (999 Euro, bereits erhältlich) Auch der iRapid Black ist schon einige Monate auf dem Markt und mit seinen kompakten Abmessungen in erster Linie für die Schreibtische von Heimanwendern konzipiert. Kleine bis mittelgroße Objekte können mit dem Black realisiert werden.
Pearl Freesculpt EX-2 Basic (ab 899 Euro, bereits erhältlich) Freesculpt EX-2 Basic heißt der erschwingliche 3D-Drucker von Pearl. Er arbeitet bei Bedarf mit zwei Druckdüsen gleichzeitig und ermöglicht so die Erschaffung komplexerer und auch zweifarbiger Objekte. Neben ABS- und PLA-Kunststoff verarbeitet der Freesculpt EX-2 unter anderem auch PVA- und Nylon-Filamente.
Felix 3.0 Dual Extruder (ab 1099 Euro, bereits erhältlich) Felix Printers bietet seinen Felix 3.0 wahlweise als Bausatz oder fertig montiertes Gerät an. Mit der optionalen Dual Extruder-Technik kommt ein zweiter Druckkopf zum Einsatz, der wasserlösliches Stützmaterial beifügt und Nutzern die Realisation komplexerer Objekte ermöglichen soll. Der Felix 3.0 kann wahlweise als Standalone-Gerät oder mit einem PC verwendet werden. In letzterem Fall kommt eine kostenlose Open-Source-Software zum Einsatz.
Aleph Objects Lulzbot mini (1350 Dollar, umgerechnet ca. 1170 Euro)) Der Lulzbot mini von Aleph Objects befindet sich momentan noch in Entwicklung und wurde auf der CES 2015 erstmals präsentiert. Er soll sich vor allem durch seine Material-Vielfalt auszeichnen: Neben PLA und ABS verarbeitet er zum Beispiel auch Polyester oder Polycarbonat. Dank seiner Open-Source-Hardware ermöglicht der Lulzbot mini Privatanwendern ab Ende Januar 2015 auch die Programmierung eigener Upgrades.
Conrad Renkforce RF 1000 (ab 1499 Euro, bereits erhältlich) Bereits seit Ende 2013 bietet Conrad Electronic seinen 3D-Printer Renkforce RF 1000 als Bausatz oder auch fertig montiert an. Als Einsatzbereich sieht man beim Hersteller den Hobby- und Modellbau. Demnächst soll für den RF 1000 auch ein Gravier- und Fräsadapter zur Verfügung stehen.
XYZ Printing Nobel 1.0 (1499 Dollar, umgerechnet ca. 1300 Euro) ) Mit seinem Nobel 1.0 (rechts im Bild) sorgte XYZ Printing auf der CES in Las Vegas für Aufsehen. Der 3D-Printer ist einer der ersten bezahlbaren 3D-Drucker, die auf UV-Lasertechnik setzen. Diese soll gewährleisten, dass auch Privatanwender Objekte mit enorm hohem Detailgrad erschaffen können. Interessenten müssen sich allerdings noch bis zum dritten Quartal 2015 gedulden.
XYZ Printing 3D Food Printer (ca. 2000 Dollar, umgerechnet ca. 1730 Euro)) Ein weiteres CES-Highlight 2015 war der ebenfalls von XYZ vorgestellte Food Printer (links im Bild). Dieser stellt aus Schokolade, Teig und ähnlichen Leckereien zum Beispiel Torten- oder Keksdekorationen her. Backen muss man allerdings noch selbst. Zu Markteinführung und Preis des 3D Food Printers gibt es derzeit nur vage Angaben: Der chinesische Hersteller plant mit dem zweiten Quartal 2015, der Preis dürfte dann bei rund 2000 Dollar liegen.
Makerbot Replicator 2X (2963 Euro, bereits erhältlich) Mit dem Replicator 2X richtet sich Makerbot sowohl an professionelle Anwender, als auch an Hobby-Tüftler. Der 3D-Drucker kann mittelgroße, zweifarbige Objekte herstellen und ist optimiert für den Betrieb mit den hauseigenen ABS-Filamenten. Zudem verspricht der Hersteller professionelle Druckergebnisse durch extrem dünne Schichtauflösung, die keine weitere Nachbearbeitung nötig machen.
Ultimaking Ultimaker 2 Extended (2970 Euro) Mit dem ab April 2015 erhältlichen Ultimaker 2 Extended richtet sich Hersteller Ultimaking ebenfalls eher an professionelle Nutzer. Der Printer rundet die 3D-Modellfamilie der Niederländer nach oben hin ab und soll sich insbesondere für den Druck größerer Objekte eignen.
Formlabs Form 1+ (3000 Euro, bereits erhältlich) Formlabs bietet mit dem Form +1 einen 3D-Drucker für private wie professionelle Anwender an, der auf UV-Lasertechnik – auch bekannt unter dem Namen Stereolithografie – setzt. Der Form +1 verarbeitet Kunstharz, das in Kombination mit überarbeiteter Technik ein Garant für „beispiellose Detailtreue und erstklassige Oberflächenstruktur“ sein soll.
Airwolf 3D HDR (4595 Dollar, umgerechnet ca. 3980 Euro) bereits erhältlich) HDR heißt der 3D-Printer aus dem Hause Airwolf 3D. Die Amerikaner bewerben ihr Produkt in erster Linie mit Cloud-basierter Software, die die Drucker-Steuerung über Mobile Devices ermöglicht. Daneben bietet der HDR auch noch zwei Druckköpfe, ist kompatibel mit mehr als 25 Druckmaterialien und wird inklusive eines Android-Tablets ausgeliefert.
Stratasys Mojo (ab ca. 7000 Euro, bereits erhältlich) Stratasys bietet mit dem Mojo ein kompaktes 3D-Drucker-Modell an. Dank seiner relativ schlanken Abmessungen sollte der Stratasys Mojo auch auf dem Schreibtisch Platz finden. Der 3D-Printer verarbeitet sogenannten „ABSplus“-Kunststoff, der in neun verschiedenen Farben erhältlich ist.
Voxel8 3D Electronics Printer (9000 Dollar, umgerechnet ca. 7790 Euro) Der Voxel8 3D-Drucker nimmt eine Sonderstellung im derzeitigen Printer-Portfolio ein, denn es ist das erste Gerät, das elektrische Schaltkreise herstellen kann. Möglich wird das durch die Verwendung von leitfähiger Silbertinte. Der Voxel8 sorgte ebenfalls auf der CES 2015 für Furore und kann bereits vorbestellt werden. Die Auslieferungen sollen Ende 2015 erfolgen.
Stratasys uPrint SE Plus (ca. 15.000 Euro, bereits erhältlich) Speziell kleinere Unternehmen will Stratasys mit dem Topmodell seiner „Idea“-Serie ansprechen. Der uPrint SE Plus ist für die Erstellung komplexerer, größerer 3D-Modelle geeignet.