EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 1
EDAG INSIGHTS 1/14
GeNeraTIve FerTIGuNG eDaG GeNeSIS
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 2
Visionärer Ausblick auf die mögliche nächste industrielle revolution
in der automobilen entwicklung und Fertigung. vom Prototypen über
die Kleinserien bis hin zur Serie in der automobilindustrie.
Sichtweisen von EDAG und Experten.
eDaG INSIGHTSGeNeraTIve FerTIGuNG
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 3
eDaG INSIGHTSINHaLTSverZeICHNIS
4 Die 3D-Druck-Revolution hat begonnen
5 Generative Fertigung macht‘s möglich:
Die Natur als Vorbild kompromisslos umsetzen
8 Unsere These:
Die Generative Fertigung ist reif
für den nächsten Schritt
10 Übersicht:
Generative Fertigungsverfahren
12 Technologienbewertung
und Roadmap
13 Die EDAG Roadmap:
Die Evolution der Generativen Fertigung
im Verlauf der nächsten Jahrzehnte
14 Generative Fertigung:
Der Impact auf die automobile Produktion
17 EDAG Demonstrator:
Laseradditive Fertigung von ultraleichten,
multifunktionalen Bauteilen am Beispiel Leistungselektronik
18 Ausblick mit EDAG:
Was wir Ihnen anbieten möchten
19 Impressum
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DIe 3D-DruCK-revoLuTIoN HaT beGoNNeN.
DIE GENERATIVE FERTIGUNG
Der Begriff des „3D-Druckens“ ist in aller Munde.
In der Automobilindustrie, der Luftfahrt oder der
Medizintechnik kommt generative Fertigung bzw.
additive Manufacturing schon seit längerem
zum Einsatz. Vor allem kleine Ersatzteile und
Prototypen lassen sich schnell und werkzeuglos
herstellen.
Trotz der Vielzahl von denkbaren Verfahren am
Markt ist das gemeinsame Prinzip, dass das Ma-
terial schichtweise und werkzeuglos aufgebaut
wird und als Eingangsdaten lediglich ein 3D-Da-
tenmodell vorliegen muss. Diese Vorgehensweise
räumt der Entwicklung und dem Design große
Freiheiten ein, die zuvor durch die in der Produk-
tion vorhandenen Einschränkungen aufgrund
der klassischen ur- und umformenden sowie zer-
spanenden Fertigungsverfahren (nach DIN 8580)
nicht erschließbar waren.
Die Generative Fertigung bzw. das additive
Manufacturing ermöglicht daher völlig neue
Lösungswege im Sinne des funktionsorientierten
Leichtbau:
• erhebliche Steigerung der Materialeffizienz
und ressourceneffizienz
• erhebliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit
in komplexen Produkten
• erhebliche verringerung der belastung
der umwelt
Nachdem Konsumentendrucker für 1.000 euro den Markt erobern, werden nun industrielle anwendun-
gen folgen. Generative Fertigungsverfahren bzw. additive Manufacturing werden das rapid Prototyping
verlassen und die klassischen Fertigungsverfahren um eine neue Dimension erweitern und den Weg
in den Leichtbau 2.0 mit bestimmen. Der Transfer von erfolgreichen Technologien aus (noch) automo-
bilfremden Industrien führt zu neuen Partnerschaften innerhalb der Wertschöpfungskette und zu Produkt-
innovationen, die europäischen Standorten hinsichtlich einer Technologieführerschaft gerecht werden.
Mini-Fabrik für den Hausgebrauch: Mit einem 3D-Drucker lässt sich praktisch jeder denkbare Gegenstand herstellen - vorausgesetzt, das Gerät wird mit einer passenden vorlage gefüttert. (Foto: DPa)
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GeNeraTIve FerTIGuNG MaCHT’S MöGLICH: NaTur aLS vorbILD KoMProMISSLoS uMSeTZeN!
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 6
EDAG gab mit seinem Exponat „EDAG Gene-
sis“ vom Genfer Automobilsalon 2014 einen
visionären Ausblick auf die mögliche nächs-
te industrielle Revolution in der automobi-
len Entwicklung und Fertigung. Ein Bauteil
– Ein Modul – Eine Karosserie – Eine Vision.
Unser Exponat „EDAG GENESIS“ versteht sich
als Symbol für die neuen Freiheiten und Heraus-
forderungen, die sich den Designern und Inge-
nieuren in der Entwicklung und der Produktion
durch generative Fertigungsverfahren bieten.
Durch generative Fertigung wird es möglich,
den Bauprinzipien und Strategien der Natur
einen großen Schritt näher zu kommen. Alles
zweckorientiert und evolutionär zu optimierten
Strukturen entwickelt, von denen der Mensch
lernen kann. Und das werkzeuglos, ressourcen-
schonend und ökologisch.
„EDAG GENESIS“ basiert auf den bionischen
Mustern einer Schildkröte, deren Panzer Schutz
und Dämpfung liefert und mit dem Skelett
vereint ist. Der Panzer ähnelt einem Sandwich-
bauteil mit innen liegenden, feinsten Knochen-
strukturen, die die Festigkeit und die Versteifung
der Schalen liefern. Dieser Ansatz spiegelt sich
im Exponat wider.
GeNeraTIve FerTIGuNG MaCHT’S MöGLICH: NaTur aLS vorbILD KoMProMISSLoS uMSeTZeN!
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 7
Das Skelett im „EDAG GENESIS“ ist eher eine
Metapher, dient hier nicht dem Bewegungsap-
parat, sondern in diesem Fall dem zusätzlichen
Insassenschutz. Der Skelettrahmen erinnert an
natürlich gewachsene Knochengerüste, die in
Form und Anordnung eines deutlich hervorhe-
ben sollen: Diese organischen Strukturen kann
man mit konventionellen Werkzeugen nicht
herstellen!
Hatte die Schildkröte Millionen Jahre Zeit, sich
ihrem Zweck entsprechend zu entwickeln und
z.B. den „Insassenschutz“ zu perfektionieren,
sind wir Menschen erst gedanklich am Anfang
eines möglichen Paradigmenwechsels. Die tradi-
tionellen Konstruktionsregeln mit fertigungsbe-
dingten Restriktionen werden beim generativen
Fertigen nur noch eine geringere Rolle spielen
und die bewährten Bauweise der Natur können
zukünftig auch in einer echten Serienproduktion
umgesetzt werden, anders als es bisher denkbar
gewesen ist.
Jetzt sind wir dran!
Denn die generative Fertigung erlaubt eine
belastungsgerechte, multifunktionale und
bionische Bauteilgestaltung bei optimierten
Wandstärken und herausragenden Materialei-
genschaften. Direkt aus den Datenmodellen wird
eine werkzeuglose und extrem flexible Fertigung
ermöglicht Anwendungsgerecht entwickelte
schweißbare Metalle und Kunststoffe sowie
Keramik werden den Weg für Zukunftsanwen-
dungen ebnen.
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 8
uNSere THeSe: DIe GeNeraTIve FerTIGuNG IST reIF Für DeN NäCHSTeN SCHrITT
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uNSere THeSe: DIe GeNeraTIve FerTIGuNG IST reIF Für DeN NäCHSTeN SCHrITT
Mitgestalter des Workshops waren Prof. Dr.-Ing.
Claus Emmelmann (Laser Zentrum Nord, Ham-
burg), Prof. Dr.-Ing. Jens Günster (BAM Bundes-
anstalt für Materialprüfung, Berlin), Dr.-Ing. Eric
Klemp, Herr Stefan Peter (DMRC Direct Manu-
facturing Research Center, Paderborn). Steve
Rommel und Herr Andreas Fischer (Fraunhofer
IPA) haben EDAG in indirekter Weise unterstüt-
zen können. Ein besonderer Dank gilt an dieser
Stelle allen diesen Personen, die zusammen mit
den EDAG Kollegen im konstruktiven Dialog und
im intensiven Know-how Austausch einen we-
sentlichen Beitrag geleistet haben.
Dieser Workshop zwischen dem EDAG Team
und führenden Köpfen auf dem Gebiet der Ge-
nerativen Fertigung trug dazu bei, besonders
aussichtsreiche Verfahren aus dem breiten Port-
folio von Möglichkeiten auszuwählen, relevante
Einflussfaktoren zu benennen, Boosterpotenziale
zu identifizieren und Technologieauswirkung
zu formulieren. Als Ergebnis wurden 16 Thesen
formuliert, welche u.a. auch in dieses EDAG
INSIGHTS eingeflossen sind. Die Roadmap wurde
von EDAG Entwicklungs-, Design-, Leichtbau-
und Produktionsspezialisten anschließend final
ausgearbeitet und als Ausblick auf die Zukunft
der generativen Fertigung dokumentiert.
Im Rahmen dieses Think-tanks wurde sehr
schnell klar, dass die Generativen Fertigungsver-
fahren, wesentlich mehr Potenziale bieten, als
die heutige Beschränkung auf den Bereich Rapid
Prototyping oder des 3D-Drucks.
Wir rechnen damit, dass die Generativen Ferti-
gungsverfahren reif für einen nächsten Schritt
sind und die klassischen Fertigungsverfahren und
konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten revo-
lutionär erweitern. Grund für diese Annahme
sind die jüngsten Fortschritte in der Entwicklung,
welche es ermöglichen mit diesen Verfahren sehr
komplexe und hocheffiziente Strukturen darzu-
stellen, die weit über dies hinausgehend auch
spezielle Funktionen realisieren können. In der
Medizintechnik wird beispielweise heute bereits
mit einem hohen Automatisierungsgrad in hoher
Stückzahl produziert, um die Vorteile der vari-
antenreichen aber werkzeuglosen Fertigung zu
nutzen.
In unserer Rolle als das weltweit führende Entwicklungsunternehmen der Automobilindustrie
gehört die Entwicklung von zukunftsweisenden Trends und Technologien zu den Kerngebieten
der EDAG. In Anbetracht des hohen Potenzials der Generativen Fertigungsverfahren bzw. des
additive Manufacturing hat sich ein EDAG Team mit diesem Thema beschäftigt und im engen
Dialog mit führenden Köpfen aus Technologie und Wissenschaft an der Erarbeitung einer Road-
map mitgewirkt.
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 10
Als Kandidaten für die Standortbestimmung der
generativen Fertigungsverfahren wurden Tech-
nologien wie das Selektive Laser Melting (SLM),
Selektive Laser Sintering (SLS), 3D Drucken
(3DP), Stereolithografie (SLA) bis hin zum Fused
Deposition Modelling (FDM) näher untersucht.
FDM - Fuse Deposition Modeling• Prinzip: geschmolzene thermoplastische
Polymere werden mit einer dreidimensional
im Raum verfahrenden Düse schichtweise
aufgespritzt und so zu einem Werkstück
aufgebaut.
• Das Einbringen von Verstärkungsfasern wird
derzeit noch erforscht (3D Fibre Printer).
SLM - Selective Laser Melting• Prinzip Strahlschmelzverfahren:
pulverförmige metallische Werkstoffe wer-
den mittels Laser lokal unter Schutzgas
umgeschmolzen.
• Mechanische Kennwerte entsprechen
weitgehend den Grundwerkstoffen
• Die Partikelgrößen werden abhängig von
Schichtdicke und Oberflächengüte gewählt.
SLS - Selective Laser Sintering• Prinzip: pulverförmige thermoplastische
Werkstoffe werden mittels Laser in einer
Schutzgasatmosphäre schichtweise zu
einem Werkstück gesintert.
• Mechanische Kennwerte liegen unter denen
von Spritzguss.
SLA - Stereolithographie• Prinzip: Selektives Polymerisieren von
Flüssigkeiten per Laser (Epoxidharze).
• Seit den 90-er Jahren als ein klassisches
Verfahren für Rapid Prototyping
• Werkstoffeigenschaften orientieren sich in
der Regel an Modellbauwerkstoffen
3DP - 3D Printing• Alle denkbaren Feststoffe können mit Hilfe
von geeigneten Bindemitteln schichtweise
zu einem Werkstück verbunden werden
• Durch Nachbehandlungsprozesse werden
die Eigenschaften des Werkstückes
bestimmt
• simultanes Drucken von Kunststoffen in
unterschiedlichen Härtegraden und Farben
Das immense Potenzial der generativen Fertigung bzw. des Additive Manufacturing hat uns
inspiriert, den heutigen Status Quo der aktuellen Technologien festzustellen, zu analysieren
und auf ihre Einsatzmöglichkeiten in der Fahrzeugentwicklung und -fertigung hin zu bewerten.
Welche Verfahren haben die aussichtsreichsten Möglichkeiten, um Strukturbauteile mit den
benötigten Produkteigenschaften in einem Fertigungsschritt werkzeuglos fertigen zu können?
überSICHT: GeNeraTIve FerTIGuNGSverFaHreN
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FDM-Kopf
Model-Material
Stütz-Material
Bauplattform
SLM-Verfahren
FDM-Verfahren
CAD-Datensatz
Schicht-Information
Absenkender Bauplattform
Auftragen einerPulverschicht
Lokales Aufschmelzender Bauteilgeometrie
Fertiges Bauteil
Quelle: Direct Manufacturing research Center, 2014
Quelle: Direct Manufacturing research Center, 2014
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 12
Boosterpotenziale
Neben dem bereits heute industriell verfügbaren
Verfahren SLM (siehe abbildung auf Seite 11)
mit ihren Portfolios schweißbarer Metalle und
Kunststoffe stellt sich neben dem 3DP ein wei-
terentwickeltes FDM-Verfahren als ein weiterer
möglicher aussichtsreicher Kandidat dar.
Im Gegensatz zu den anderen Technologien
bietet das FDM die Möglichkeit, nahezu beliebi-
ge Bauteilgrößen zu fertigen, da hier keine Be-
schränkung durch einen vorgegebenen Bauraum
gegeben ist. Vielmehr werden die Strukturen
durch den schichtweisen Auftrag von Kunst-
stoffen durch Roboter generiert. Im freien Raum
entstehen komplexe Strukturen -nahezu ohne
Werkzeuge und Vorrichtungen. Selbst Halbzeuge
könnten bei dem Verfahren integriert werden.
Im Gegensatz dazu bietet das metallische SLM
bereits heute die in der Branche üblicherweise
gewünschten Festigkeits-, Steifigkeits- und Ener-
gieabsorptionskennwerte, welche in einer struk-
turellen Anwendung zwingend erforderlich sind.
Abhilfe zur Verbesserung der Strukturrelevanz
könnte beim FDM-Verfahren zukünftig die pa-
rallele Zuführung einer Endlos-Kohlefaser im
Fertigungsprozess leisten, was sich derzeit in
Forschung und Entwicklung befindet. Als zen-
trales Boosterpotenzial gilt bei Hochleistungs-
thermoplasten grundsätzlich das Potenzial hin-
sichtlich der Einbringung von Faserverstärkungen
zur gezielten Erhöhung von Festigkeiten und
Steifigkeiten.
Ein bedeutendes Boosterpotenzial wäre auch,
dass möglicherweise die Verstärkungsfasern
nicht überall im Bauteil eingebracht werden,
sondern dass diese gezielt an den lastrelevanten
Positionen wo sie wirklich gebraucht werden,
abgelegt werden können. Somit können faser-
verstärkte Bauteile wesentlich bionischer, kosten-
günstiger und ressourcenschonender hergestellt
werden: soviel Verstärkungsmaterial wie nötig,
so wenig wie möglich.
Die verschiedenen Technologien wurden in einer Bewertungsmatrix zusammengefasst, ins Verhältnis gesetzt, verglichen und mit relevanten Gewichtungsfaktoren ausgewertet:
• Wie hoch ist die Strukturrelevanz heute und in Zukunft?
• Wie groß wird die Bandbreite der einsetzbaren Werkstoffe in den Jahren 2015, 2025, 2035 und 2045 sein?
• Wie werden sich die Prozesszeiten durch eine entsprechend intelligente Automatisierung verkürzen lassen?
• Welche Kostenauswirkungen werden bestehen?
• Mit welcher Komplexität und in welchen Losgrößen lassen sich zukünftig Strukturbauteile fertigen?
TeCHNoLoGIebeWerTuNGuND roaDMaP
13EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS
DIe eDaG roaDMaP:DIe evoLuTIoN Der GeNeraTIveN FerTIGuNG IM verLauF Der NäCHSTeN JaHrZeHNTe
RoADMAP GeNeraTIve FerTIGuNG
2015 2025 2035 2045
FDM FuSE DEPoSITIon MoDElInG
■ Prinzip: geschmolzene thermo- plastische Polymere werden mit einer dreidimensional im Raum verfahrenden Düse schichtweise aufgespritzt und aufgebaut.
■ Das Einbringen von Verstärkungs- fasern wird derzeit noch erforscht (3D Fibre Printer).
SlM SElEcTIVE lASER MElTInG
■ Prinzip: Strahlschmelzverfahren: pulverförmige metallische Werkstoffe werden mittels Laser lokal unter Schutzgas umgeschmolzen.
■ Mechanische Kennwerte entsprechen weitgehend den Grundwerkstoffen
■ Die Partikelgrößen werden abhängig von Schichtdicke und Oberflächengüte gewählt.
SlS SElEcTIVE lASER SInTERInG
■ Prinzip: pulverförmige thermoplastische Werkstoffe werden mittels Laser in einer Schutzgasatmosphäre schichtweise gesintert.
■ Mechanische Kennwerte liegen unter denen von Spritzguss.
SlA STEREolIThoGRAPhIE
■ Prinzip: Selektives Polymerisieren von Flüssigkeiten per Laser (Epoxidharze).
■ Seit den 90er Jahren ein klassisches Verfahren für Rapid Prototyping
■ Werkstoffeigenschaften orientieren sich in der Regel an Modellbauwerkstoffen
3DP 3D PRInTInG
■ Prinzip: Feststoffe werden mit geeigneten Bindemitteln schichtweise verbunden.
■ Durch Nachbehandlungsprozesse werden die Eigenschaften des Werkstückes bestimmt.
■ Simultanes Drucken von Kunststoffen in unterschiedlichen Härtegraden und Farben
Boosterpotenzial FDM
Hochleistungsthermoplaste
Boosterpotenzial 3DP
Nachbehandlungsprozesse optimierung System Feststoff-binder In-Situ bindemittel Portal statt Drucker
Boosterpotenzial SLM
Maßgeschneiderte Legierungen Multibeam/Scanner Gewicht Formkasten
Boosterpotenzial SLM
Legierungsentwicklungen Hochskalieren
Boosterpotenzial FDM
biopolymere optimierung Faser-Matrix Multijet
Boosterpotenzial FDM
Gerichtete endlosfasern mit hoher bandbreite Plastifizierte Materialzufuhr robotik
Boosterpotenzial FDM
reaktive Chemie
Boosterpotenzial SLS
FaserverstärkungBoosterpotenzial SLS
optimierung Matrixwerkstoffe
Boosterpotenzial SLS
Multibeam/Scanner Hochskalieren
Boosterpotenzial 3DP
Konsumentenhype
Boosterpotenzial 3DP
Katalytische Nachbehandlung
Boosterpotenzial SLA
Integration Fasern in 2D
Boosterpotenzial SLM
Integration Halbzeuge Portal statt Kammer
MaTerIaLbaNDbreITe
ProZeSSGeSCHWINDIGKeIT
HerSTeLLuNGSKoSTeN
STruKTurreLevaNZ
bauTeILGröSSe
öKobILaNZ
PräZISIoNToLeraNZ KoMPLexITäT
LoSGröSSe
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 14
GeNeraTIve FerTIGuNG:Der IMPaCT auF DIe auToMobILe ProDuKTIoN
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 15
GeNeraTIve FerTIGuNG:Der IMPaCT auF DIe auToMobILe ProDuKTIoN
Der mögliche Impact auf den Status-Quo
der Automobilentwicklung ist immens.
So erlauben die hohen Freiheitsgrad der
Generativen Fertigungsverfahren eine be-
lastungsgerechte bzw. crash-optimierte
und multifunktionale Bauteilgestaltung bei
optimierten Wandstärken (ohne Überdimen-
sionierung) und herausragenden Material-
eigenschaften. Der entscheidende Vorteil
der unsere Gesellschaft nach vorne bringen
wird, ist die CO2 minimale Karosserie der
Zukunft.
Wir stehen vor einem möglichen Paradigmen-
wechsel in der Produktgestaltung, denn alle
gelernten und anerzogenen Restriktionen einer
produktionsgerechten Entwicklung werden na-
hezu obsolet. Plötzlich ist alles produzierbar!
Die neuen Verfahren ermöglichen die Nachbil-
dung der Natur und bringen uns einen großen
Schritt näher, die bionischen Denkmuster zu ad-
aptieren. Es ist jedoch nötig, unsere zukünftigen
Designer und Ingenieure an dieses Gedankengut
heranzuführen und entsprechend auszubilden.
Es ist gut möglich, dass wir dabei erkennen
werden, dass unsere heutige computerbasierte
Software in den Phasen der Formgestaltung, Ent-
wicklung, Konstruktion, Berechnung bis hin zur
Produktion auf die neuen Verfahren noch nicht
abgestimmt ist.
Neben den neuen gestalterischen Möglichkeiten
bergen die Generativen Fertigungsverfahren
auch große Vorteile in der Produktion. So er-
möglicht die direkte Nutzung des 3D-Daten-
modells, welches zur Erstellung eines Bauteils
ohnehin vorliegt, eine nahezu werkzeuglose,
extrem flexible und variantenreiche Fertigung.
Zudem lässt eine Evolution in der Geschwin-
digkeit und Vergrößerung der Bauvolumina
in den generativen Fertigungsverfahren und
der entsprechenden Automatisierungstechnik
eine Produktivitätssteigerung um das 100- bis
1000-fache in den nächsten 10 bis 20 Jahren
erwarten. Wenn man annimmt, dass die ange-
sprochenen 3D-Konstruktionsdaten im Internet
verfügbar gemacht werden, stellen sich jedoch
recht schnell Urheberrechtsfragen. Ähnliches ist
bekannt aus Bereichen wie z.B. der Musik-, Film-
oder Foto-Industrie.
Kombination in hybriden Strukturen mit klassi-
schen Bauweisen (Blech, Guss, Faserverbund,
etc.) werden funktionale Eigenschaften und
Effizienz radikal steigern. Durch die im Vorfeld
angesprochenen neuen, bionischen Gestaltungs-
möglichkeiten wird auch die Anlagentechnik
leichter und damit energieoptimiert hergestellt
und betrieben. Bauteile, Werkzeuge und Spann-
technik könnten somit in Zukunft gewichtsopti-
miert konzipiert und Roboter kleiner dimensio-
niert werden.
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 16
Aus einer logistischen Betrachtungsweise haben
Generative Fertigungsverfahren ebenso Vorteile.
Zum Beispiel werden zukünftige, dezentrale Fer-
tigungsstrukturen ein hohes Maß an Flexibilität
und Effizienz in der Produktentstehung erlauben.
Diese gehen über die Ersatzteilfertigung radikal
hinaus. Man stelle sich bspw. an dieser Stelle
vor, dass Bau- und Ersatzteile erst auf Nachfrage
bzw. im Reparaturfall gedruckt bzw. generiert
würden.
Wir können erst erahnen welche Optimierungs-
chancen sich für die Lagerwirtschaft von morgen
dadurch ergeben. Und welchen Beitrag dies zur
Ressourcenschonung durch die Reduzierung von
Transportkosten haben kann.
Diese Chancen ergeben für die Automobil-
hersteller neue Möglichkeiten, aufgrund der
vorrichtungsarmen, generativen Technologie,
deutlich toleranter auf Kleinserienproduktion von
High-Performance Fahrzeugen, Modellvarianten
und Derivate, Facelifts und auch kundenindividu-
elle Produktvarianten zu reagieren.
Zusammenfassend muss an dieser Stelle auch
bemerkt werden, dass die Entwicklungsprozess-
kette vom Lastenheft über die Topologieanalyse,
Funktionsentwicklung, bionische Gestaltung bis
hin zur fertigungsgerechten Gestaltung heute
noch nicht etabliert und noch sehr zeitintensiv
ist. Die generativen bzw. additiven Fertigungs-
verfahren sind noch nicht in der etablierten
Entwicklungs- und Fertigungsprozesskette in-
tegriert. Für Pessimismus ist hier dennoch kein
Platz. Man erinnere sich an die Geschichte der
Digitalkamera oder des Mobilfunktelefons. Beide
Entwicklungen waren zu Beginn vom Zweifel
geprägt, und dennoch verbinden wir mit diesen
Entwicklungen und veränderten Geschäftsmo-
dellen einen enormen Impact auf unseren Alltag.
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 17
eDaG DeMoNSTraTor: LaSeraDDITIve FerTIGuNG voN uLTraLeICHTeN, MuLTIFuNKTIoNaLeN bauTeILeN aM beISPIeL LeISTuNGSeLeKTroNIK
Das Foto zeigt den Demonstrator eines genera-
tiv gefertigten multifunktionalen Gehäuses am
Beispiel der Leistungselektronik eines Elektro-
fahrzeugs was gemeinsam zwischen EDAG und
dem Laser Zentrum Nord realisiert worden ist.
Die last- und funktionsgerechte Dimensionierung
ermöglicht 900 g Gewicht statt 1.900 g der
Referenzbauweise in Guss. Selective Laser Mel-
ting (SLM) wird bereits industriell genutzt, um
werkzeuglos variantenintensive Funktionsbautei-
le direkt aus den Datensätzen herzustellen. Der
Demonstrator ermöglicht den intensiven Dialog
zwischen möglichen Anwendern und EDAG
Spezialisten.
Jede große Reise beginnt mit einem ersten Schritt
Der industrielle Einsatz der generativen Fertigungsverfahren steht zwar noch am Anfang; die revoluti-
onären Vorteile im Hinblick auf Freiheitsgrade in der Entwicklung bis hin zur werkzeuglosen Fertigung
machen diese Technologie zu einem Zukunftsthema. Aus heutiger Sicht ist eine kurzfristige Fertigung von
Bauteilen und im nächsten Schritt von Modulen und Komponenten durchaus erreichbar und realistisch.
Wir lassen uns heute von der Vision einer 1:1 generativ hergestellten Karosserie aus einem bezahlbaren,
strukturellem Hochleistungswerkstoff inspirieren. Ein chinesisches Sprichwort sagt, jede große Reise be-
ginnt mit einem ersten Schritt.
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 18
auSbLICK MIT eDaG:WaS WIr IHNeN aNbIeTeN MöCHTeN.
Wir hoffen wir konnten Ihnen hier nicht
nur einen kleinen Einblick in die Welt der
generativen Fertigung verschaffen, sondern
haben Sie hungrig gemacht auf mehr. Wir
konnten mit der EDAG-GENESIS Karosseries-
kulptur demonstrieren und mit Ihnen dis-
kutieren, ob und wie die generativen Ferti-
gungsverfahren die zukünftige Produktion
beeinflussen können.
Um jedoch das volle Potenzial dieser neuen Tech-
nologie ausschöpfen zu können ist Fachwissen
zur Bündelung dieser neuen Herstellungspro-
zesskette von Nöten. Fachwissen im Bezug auf
die anwendbaren Verfahren, der fertigungsge-
rechten Bauteilentwicklung und der Materia-
loptimierung. Im Rahmen des EDAG-GENESIS
und des Experten Think-Tanks konnten wichtige
Kompetenzträger identifiziert werden. Darüber
hinaus geben wir mit EDAG-GENESIS einen
neuen Impuls in Richtung bionisches Design. Die
gewonnenen Erkenntnisse werden dazu beitra-
gen, zukünftig Strukturbauteile aus bionischen
Vorlagen, und damit der Vorgabe der Natur
selbst, ableiten zu können.
Als Integrator von neuen Technologien leisten
wir, als das weltweit führende unabhängige
Entwicklungsunternehmen der Automobilindus-
trie, einen Beitrag, die Entwicklung neuer Leicht-
bautechnologien immer wieder voran zu treiben.
Immer wieder den Status quo zu hinterfragen
zu können, um die Mobilität von morgen ein
Stück weit besser zu machen – Diesen Freiraum
nehmen wir uns nicht für irgendwen, sondern
im Sinne unserer Kunden und Auftraggeber,
nämlich der führenden Automobilhersteller und
Zulieferer dieser Welt. Nicht für irgendein Ziel,
sondern um den Hochtechnologiestandort in
Deutschland weiter zu entwickeln. Und nicht
zuletzt, um aus Technik Emotionen zu machen.
Wir verstehen uns als Begleiter Ihrer Fahrzeu-
gentwicklungs- und Leichtbauprojekte und
beraten Sie selbstverständlich gerne im Umfeld
dieser sehr spannenden und neuen generativen
Entwicklungsprozesskette. Wir freuen uns mit
Ihnen diesen ersten Schritt zu gehen.
EDAG INSIGHTS 1/14 - GENERATIVE FERTIGUNG / EDAG GENESIS 19
eDaG INSIGHTS 1/14
AUTOREN DIESER AUSGABE:Dr.-Ing. Martin Hillebrecht, Leiter CC Leichtbau, Werkstoffe & Technologie, eDaG
Tel.: +49 661 6000-255, [email protected]
Michael Begert, Innovationsmanager Polymer Material Concepts, CC Leichtbau, Werkstoffe & Technologie, eDaG
Tel.: +49 661 6000-801, [email protected]
Johannes Barckmann, Leiter Design Studio, eDaG
Tel.: +49 661 6000-610, [email protected]
Dr.-Ing. Frank Breitenbach, Fachexperte Planungsmethodik, eDaG PS
Tel.: +49 661 6000-2436, [email protected]
Martin Kraft, Kundenteamleiter Technologieentwicklung, FFT
Tel.: +49 661 2926-434, [email protected]
Michael Pollner, Leiter Marketing, eDaG
Tel.: +49 661 6000-97190, [email protected]
WEITERFÜHRENDE QUELLENhttp://www.lzn-hamburg.de, http://dmrc.uni-paderborn.de, http://www.bam.de, http://www.ipa.fraunhofer.de/
QUELLENVERZEICHNIS:(1) Hillebrecht, M., Reul, W., Emmelmann C. und J. Kranz - Laseradditive Fertigung von multifunktionalen Komponenten.
Lightweight Design 1/2014. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden. 2014.
(2) Emmelmann, C., Petersen, M., Kranz, J. und E. Wycisk - Bionic lightweight design by laser additive manufacturing (LAM)
for aircraft industry, Proc. SPIE 8065, 80650L. 2011.
(3) Emmelmann, C., Sander, P., Kranz, J., E. Wycisk - Laser Additive Manufacturing and Bionics:
Redefining Lightweight Design“, Physics Procedia 12, Part A. 2011.
(4) Gebhardt, A. - Generative Fertigungsverfahren - Rapid Prototyping – Rapid Tooling – Rapid Manufacturing,
3. Auflage. München 2007.
(5) Leistner, M. - Herstellung von Funktionsprototypen und Werkzeugen mit serienidentischen Eigenschaften durch
Selective Laser Melting. Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Dresden, 2004.
BILDNACHWEISAlle Abbildungen © EDAG 2014, mit Ausnahme Seite 4, Quelle: dpa, Seite 5, Quelle: Fotolia,
Seite 14 „New Baöance 3D printed plates“, Quelle: New Balance, Seite 16, Quellen: New Balance,
Wikimedia Commons, Fotolia.com, EDAG
COPYRIGHTAlle in diesem PDF enthaltenen Strategien, Modelle, Konzepte und Schlussfolgerungen sind ausschließliches geistiges Eigentum
(Ausnahme bei Quellenangaben und / oder Fremdfolien) von EDAG und urheberrechtlich geschützt. Wir danken für die Unterstützung: Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann (Laser Zentrum Nord GmbH, Hamburg), Prof. Dr.-Ing. Jens Günster
(BAM Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin), Dr.-Ing. Eric Klemp, Herr Stefan Peter (DMRC Direct Manufacturing Research
Center, Paderborn). Steve Rommel und Herr Andreas Fischer (Fraunhofer IPA)
IMPRESSUMEDAG Engineering GmbH, Kreuzberger Ring 40, 65205 Wiesbaden
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SIe WoLLeN MeHr über DIe GeNeraTIve FerTIGuNG erFaHreN? DaNN FraGeN SIe uNS.
Ihre Ansprechpartner für
alle Fragen zur generativen Fertigung:
Dr.-Ing. Martin Hillebrecht, EDAG,
Leiter CC Leichtbau, Werkstoffe & Technologie
Kontakt:
Tel.: +49 661 6000-255
Johannes Barckmann, EDAG,
Leiter Design Studio
Kontakt:
Tel.: +49 661 6000-610
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