8.11.2017
erschienen in GIESSEREI Heft 11/2017

„Additive Manufacturing bietet Druckgießern große Chancen!“

Der Frech-Vorstandsvorsitzende an einer Zinkdruckgießmaschine. Druckgießern bieten sich seiner Meinung nach viele neue erfolgsversprechende Geschäftsfelder in den Bereichen Digitalisierung, autonomes Fahren, Elektromobilität und bei der additiven Fertigung von Bauteilen.

Der Präsident und CEO der Frech Gruppe (Druckgießtechnik) in Schorndorf Dr.-Ing. Ioannis Ioannidis ist sowohl Vorstandsvorsitzender im Fachverband Gießereimaschinen als auch Vorstandsmitglied der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). Im Interview mit der GIESSEREI spricht Dr. Ioannidis über die Bedeutung der additiven Technologien für die Druckgussbranche, über additiv hergestellte Werkzeuge und das Interesse seines Unternehmens an dem neuen Fertigungsverfahren.

Herr Dr. Ioannidis, Ihr Unternehmen setzt Spezialteile für das angussarme Frech Gating System ein, die im Metall-3-D-Druck gefertigt werden. Um welche Spezialteile handelt es sich dabei?
Unser Frech Gating System (FGS) besteht aus mehreren Elektronikkomponenten und einer neuen Gießgarnitur. Um die Schmelze ohne Anguss in die Kavität zu bringen, setzen wir ein sehr komplexes Element ein: einen Verteiler, der in der Form sitzt. Dieses Teil fertigen wir additiv.

Mit welchem additiven Verfahren werden die Spezialteile gedruckt?
Wir drucken die Spezialteile mit dem Selective Laser Melting-Verfahren.

Halten Sie auch noch andere Verfahren für vielversprechend?
Aus meiner Sicht nicht. Natürlich sind noch andere Verfahren denkbar, aber das Selective Laser Melting-Verfahren ist für den Verteiler aus unserer Sicht prädestiniert, denn das Bauteil verfügt über innere Kanäle, die nicht linear, sondern gekrümmt verlaufen. Um so eine komplexe Geometrie herzustellen, bietet sich das Metall-3-D-Drucken an.

In einem Interview sagten Sie, dass Sie die Spezialteile bisher extern herstellen, aber ab einer gewissen Nachfrage auch inhouse fertigen würden. Ist der Punkt erreicht? 

Anfangs fehlten uns die Anlagen und die Erfahrungswerte, um einsteigen zu können. Daher haben wir einen Lieferanten mit Erfahrung bei der Fertigung dieser Teile engagiert. Mittlerweile haben wir selbst eine Maschine mit dem Selective Laser Melting-Verfahren und können den Verteiler durch die Zunahme der Nachfrage für das FGS-Gating System auch im Haus selber fertigen. Allerdings produzieren wir bisher nur ein bestimmtes Volumen inhouse und den Rest weiterhin extern. Der Grund liegt darin, dass wir mit dieser Maschine auch andere Projekte verfolgen. Das kann sich ändern, wenn wir noch weitere Maschinen kaufen sollten.

Welche Dinge haben Sie noch mit dem 3-D-Drucker vor?
Wir verfolgen da verschiedene Interessen, zum einen im Bereich Werkstoffe. Heute redet man ja bei den Metallpulvern hauptsächlich von Stahl oder Aluminium. Wir können uns vorstellen, noch andere Werkstoffe auszuprobieren, denn die bisherige Werkstoffbreite lässt noch zu wünschen übrig. Ein weiteres Interesse haben wir daran, weitere Erfahrungen mit der Maschine zu sammeln. Außerdem setzen wir das Verfahren ein, um Konstruktionen und Strukturen herzustellen, die anders nicht hergestellt werden können, denn dadurch werden völlig neue Perspektiven für die Fähigkeiten der hergestellten Teile eröffnet.

Auf welche Maschine setzen Sie?
Wir haben da keine besondere Präferenz, nach eingehender Analyse verschiedener Anbieter haben wir uns aber für eine SLM-Anlage von SLM Solutions in Lübeck entschieden.

Welche Anwendungen sehen Sie noch?
In unserem Hause ergeben sich viele Chancen für den Einsatz des Metall-3-D-Druckers. Unsere Druckgusstochter Moneva kann mit dem Drucker Prototypen für Kunden herstellen, um ihnen Optimierungspotentiale zu vermitteln, durch die das Teil z. B. günstiger werden kann. Für uns als Anlagenbauer ist speziell die Werkzeugtechnologie interessant. Wir haben kritische Bereiche, z. B. die Kerne in der Form, die einen komplexen Wärmehaushalt ausweisen. Kritische Stellen können wir heute schon weitgehend entschärfen, z. B. durch spezielle Kühlkanäle. Diese Kühlkanäle müssen konturnah im Werkzeug umgesetzt werden. Hier ist das Optimum herauszufinden, z. B. der Durchmesser der Kanäle und der Abstand zur Werkzeugwand, ohne das Teil durch Risse zu gefährden. Das ist meiner Ansicht nach eine Expertise, die man sich erst erarbeiten muss, um keine Überraschungen zu erleben. Wir haben hierfür mit der Universität in Stuttgart Untersuchungen durchgeführt. Ich glaube, dass wir da momentan auch sehr weit vorne sind. Es bringt sehr viele Vorteile, wenn man die additive Fertigung intelligent beherrscht.

Planen Sie schon den Einsatz additiver Technologien für weitere Anlagenteile?
In der Werkzeugtechnologie ist der gesamte Themenbereich rund um Kühlkanäle an kritischen Stellen für uns interessant. Eine weitere interessante Thematik ist die Fertigung alter Ersatzteile in Einzelteilfertigung, die wir additiv durchführen könnten. Auch Teile unserer Anlagen, die additiv gefertigt eine ganz andere Form haben und zusätzliche Vorteile bieten könnten, sind vorstellbar. Wir untersuchen auch Verschleißbereiche und überlegen uns, wo wir in der Maschine eingreifen können, um Verschleißreduzierungen zu erreichen. Da könnte es an einigen Stellen künftig sinnvoll sein, 3-D-gedruckte Teile einzusetzen.

Inwieweit ist Frech eigentlich mit dem Bau von Dauerformen bzw. Werkzeugen für Druckgießanlagen befasst?
Mit 5000 High-tech-Anwendungen im Maschinenbereich verfügen wir über relativ viel Erfahrung. Diese Kernkompetenz bringen wir dort ein, wo komplexe Formen erforderlich sind, oder gemeinsam mit dem Kunden an etwas Neuem gearbeitet wird, z. B. Kühlkörper an Batterien im Bereich Elektromobilität. Das sind Themen, in die wir unser Wissen über Konstruktion und Simulation einbringen. Und dann kommt die nächste Phase: Wenn der Kunde unsere Lösung bevorzugt, dann bauen wir auch die Form, der Fokus liegt bei uns aber klar auf der Werkzeugtechnologie. Wir möchten dem Kunden unsere Kompetenz bei der Gesamtlösung zeigen und darstellen, was möglich ist. Unser Ziel ist es aber nicht, mit 200 weiteren Formenbauern in Deutschland oder Europa bei jeder Werkzeugnachfrage zu konkurrieren.

Welches Potenzial für Metall-3-D-Druck bietet der Formenbau?
Sollten die Formenbauer das Metall-3-D-Drucken in ihre Fertigung integrieren, können sie sich in der nächsten Zeit eine Expertise aufbauen, um damit ihre Geschäftsentwicklung zu unterstützen. In diesem Bereich gibt es noch sehr viel Potential. Der gesamte Wärmehaushalt in der Form kann in der Weise beeinflusst werden, dass die Form z. B. vor Verschleiß besser geschützt wird und die Beschaffenheit des zu gießenden Teils beeinflusst werden kann. Hier ist allerdings noch viel zu tun.

Laut Dr.-Ing. Herring von der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing beim VDMA ist die AG von rund 30 Mitgliedern auf inzwischen über 120 Unternehmen angewachsen. Das verstärkt den Eindruck, dass die Technologie sich rasant weiterentwickelt. Welchen Eindruck haben Sie als Insider?
Die Mitgliederentwicklung haben wir der Arbeit in der AG zu verdanken. Der VDMA bietet großartige Unterstützung, aber auch die Vorstände und die Mitglieder bringen ein hohes Engagement ein. Dadurch können sie in verschiedenen Unterabteilungen Themen bearbeiten, die von der Normierung bis zu Anwendungsbeispielen reichen. So helfen wir auch anderen Unternehmen zu erkennen, welche Möglichkeiten es gibt und wie man sich einbringen kann. Ich sehe die Chancen für die Möglichkeiten der Anwendung, die hier erarbeitet werden, als sehr groß an und bin dankbar, dass es die AG gibt.

Im Interview haben Sie von der Prüfung und Abgrenzung von Additive Manufacturing-Verfahren gegenüber der Druckgusstechnologie gesprochen. Können Sie das näher erläutern?
Ich denke, man sollte die Anwendungen und die Abgrenzungen zu den Randbereichen des Druckgusses versuchen zu beschreiben. Wenn Sie heute im Druckgießverfahren einen Motorblock herstellen, von dem z. B. alle 100 Sekunden ein Exemplar aus der Druckgießanlage kommt und Sie dann einen Motorblock mit Additive Manufacturing fertigen und dafür zwei Wochen brauchen, werden die Grenzen des 3-D-Drucks deutlich – die Steigerung der Fertigungsgeschwindigkeit in der erforderlichen Größenordnung wird nicht so schnell erfolgen. In Randbereichen wie etwa bei Einzelteilen, Prototypenteilen oder Kleinserien, sieht es anders aus. Ich bin der Meinung, die additiven Verfahren sind sinnvoll als Ergänzung in den Randbereichen und sinnvoll zur Optimierung der eigenen Technologie. Aufgrund der Geschwindigkeiten sind wir aber noch weit weg von der Großserienverarbeitung.

Könnten die additiven Technologien Ihrer Meinung nach eines Tages das Druckgießen verdrängen?
Wenn die Metalldrucker tatsächlich die Geschwindigkeit und die Beherrschbarkeit erreichen sollten, könnte das passieren. Dann muss man aber auch die Frage stellen, ob die neuen Verfahren energetisch auch wirklich besser sind. In den nächsten 20 Jahren rechne ich nicht mit einer solchen Entwicklung.

Welche Bedeutung haben die additiven Technologien für die Druckgussbranche aus heutiger Sicht?
Viele Druckgießer, die Maschinen bei uns kaufen und Teile herstellen, sollten sich über die Chancen und Möglichkeiten der neuen Technologie Gedanken machen. Einige tun das bereits. In Randbereichen sind die additiven Technologien bereits durchaus eine sinnvolle Ergänzung, um Dienstleistungen anzubieten und eine Geschäftserweiterung zu erreichen. Hinzu kommen die großen Potenziale für Formenbauer. Hier ergeben sich vor allem neue Chancen, nicht neue Gefahren. Wenn man sie sinnvoll nutzt, kann viel erreicht werden mit guten Ergebnissen.

Im November steht die große Additive Manufacturing-Messe Formnext in Frankfurt an. Wird auch Oskar Frech Aussteller sein?
Wir werden als Anwender der Technologie einen Messestand haben und zeigen, was mit Additive Manufacturing machbar ist, also z. B. das Frech Gating System und gedruckte Kerne.

Welche Erwartungen haben Sie an die Messe?
Wir freuen uns, wenn wir an neuen Ideen teilhaben und neue Erkenntnisse gewinnen können. Besonders der Weg hin zur Industrialisierung der Verfahren interessiert uns, z. B. das Handling von Teilen über den ganzen Prozess hinweg. Wir wollen nicht nur die Maschinenentwicklung verfolgen, sondern auch neue Anwendungen und neue Anbieter aus dem Dienstleistungsbereich sehen.

Blick in die Glaskugel: Wo steht die Druckgussbranche im Jahr 2030 – auch mit Hilfe von Additive Manufacturing?
Der Druckgussbranche werden sich in den nächsten zehn oder 15 Jahren große Chancen bieten – auch ohne Additive Manufacturing. Einen wesentlichen Einfluss wird die Automobilbranche haben, speziell das autonome Fahren und auch die Elektromobilität öffnet neue Türen, sowohl im Antrieb als auch bei der Batterie. Die Sorge, dass der Powertrain-Bereich in den nächsten 20 Jahren durch den E-Antrieb Einbußen erfahren könnte, ist zwar berechtigt, aber es gibt eine Kompensation über die Zunahme der Hybridantriebe. Durch die Zunahme von Sensoren und der Medientechnik im Auto werden neue komplexere Druckgussteile benötigt. Ich rechne damit, dass es völlig neue Komponenten geben wird, auch in anderen Größenordnungen. Und damit meine ich nicht nur die Strukturteile, die in aller Munde sind. Besonders für Druckgießer mit einer hohen Kompetenz eröffnen sich hier neue Potenziale. Für die Druckgussbranche insgesamt rechne ich mit einer guten Zukunft, denn wir haben auf der einen Seite eine Zunahme der Weltbevölkerung und auf der anderen eine Entwicklung hin zu höherwertigen Konsumgütern. Das wird zu neuen Wünschen, Anforderungen und Volumina führen. Die Potenziale steigen somit sowohl im Consumer- als auch im Industriebereich. Optimistisch bin ich auch bei den Chancen von Additive Manufacturing in den Randbereichen, also über Dienstleistungen z. B. im Prototypenbereich, sowie beim digitalen Fortschritt, der u. a. über die Sensorik und neue Schnittstellen sowie Dienstleistungen kommen wird. Auch hier bieten sich den Druckgießern große Chancen durch intelligente Vernetzung. Diese Themen sind von der Geschäftsführerebene aufzunehmen. Ich empfehle den Druckgießern, sich mit Additive Manufacturing zu beschäftigen. Denn wenn ein Kunde ein Teil oder eine Zeichnung auf den Tisch legt, für das er einen Hersteller beauftragen will, ist ein additiv gefertigter, fast einbaufertiger Prototyp für den Geschäftsabschluss und die spätere Fertigung schon hilfreich.

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