In Heidelberg testen die beiden BASF-Anwendungstechniker Fernanda Kraft und Alexander Gengel neue Pulver, Harze, Filamente und Granulate für 3D-Druckverfahren und entwickeln Lösungen für die industrielle Additive Fertigung

In Heidelberg testen die beiden BASF-Anwendungstechniker Fernanda Kraft und Alexander Gengel neue Pulver, Harze, Filamente und Granulate für 3D-Druckverfahren und entwickeln Lösungen für die industrielle Additive Fertigung. - Bild: BASF SE

| von Daniela Hoffmann
Aktualisiert am: 18. Nov. 2019

Instandhaltung: In welchen Bereichen setzt BASF bereits auf 3D-Druck in der Ersatzteilbeschaffung und Instandhaltung?

Dr. Alba Mena Subiranas: "Wir sehen 3D-Druck als ergänzende Fertigungstechnologie. Im Bereich Engineering und Technical Expertise fokussieren wir uns auf den 3D-Druck im Metallbereich. Dort, wo es einen deutlichen verfahrenstechnischen Vorteil bringt, stellen wir Bauteile mit additiver Fertigung für den internen Bedarf der BASF her. Daneben gibt es noch die BASF 3D-Printing Solutions GmbH, die sich auf 3D-Druck mit Kunststoffmaterialien und den zugehörigen Services spezialisiert hat."

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instandhaltung: Welche Teile eignen sich besonders für die Umstellung auf additive Fertigung?

Dr. Alba Mena Subiranas ist Vice President Maintenance & Reliability Solutions beim Chemiekonzern BASF.
Dr. Alba Mena Subiranas ist Vice President Maintenance & Reliability Solutions beim Chemiekonzern BASF. - Bild: BASF SE

Mena Subiranas: "Besonders vorteilhaft ist 3D-Druck zum Beispiel für die Herstellung von Düsen mit komplexen Innengeometrien. Hier ist ein Ziel, das Mischverhältnis von Fluiden  zu verbessern – also für die verschiedenen Stoffe, die in die Düse fließen, eine bessere Mischung zu erreichen, indem die Strömung der Düse aufgrund der neuen geometrischen Freiheiten anders gelenkt werden kann. Auch bei Bauteilen, in denen sogenannte Hotspots oder Coldspots entstehen, und die Wärmeübertragung verbessert werden soll, lassen sich mit dem 3D-Druck Geometrien fertigen, die konventionell mit Drehen und Fräsen nicht machbar sind."

Instandhaltung: Was verändert sich durch die Nutzung dieser Technologie?

Mena Subiranas: "Es gilt 'Design follows Function'. Das ist eine neue Denkweise und es entsteht sehr viel mehr Freiheit bezüglich des funktionsgerechten Designs des Bauteils: Ich muss überlegen, welche Funktion ein Bauteil haben soll und kann dann das Design ableiten. Dies steht konträr zum klassischen Produktentstehungsprozess, bei dem die Restriktionen in der Bauteilherstellung genau berücksichtigt werden müssen."

Instandhaltung: Wo liegen die Herausforderungen? Gibt es auch unüberwindbare Hürden?

Mena Subiranas: "Es ist immer noch eine Technologie in der Entwicklungsphase. Hier gilt es zunächst, die ganze Prozesskette vom Design über den Druck, bis hin zum Finishing zu beherrschen. Dazu braucht es profunde Technologie- und Werkstoffkenntnisse, die auch zur Qualitätssicherung benötigt werden. Das ist eine Herausforderung, denn es gibt bis jetzt kaum Regelwerke beziehungsweise Standards, die diese Fertigung und deren Prüfung regulieren. Es wird daran gearbeitet, aber diese Standards sind noch im Entstehungsprozess.

Wir engagieren uns in verschiedenen Gremien, zum Beispiel im Bereich DIN für den Fachbereich Additive Fertigung, beim VDMA in der Additive Manufacturing Association. Manche Standards wurden schon publiziert oder erscheinen im Laufe des Jahres. Weil sich die Technologie immer weiter entwickelt, wird es jedoch eine permanente Aufgabe bleiben."

"In Notfallsituationen, in denen es zu lange dauert, ein Bauteil nachgeliefert zu bekommen, könnte dieses Ersatzteil zum Beispiel auch selbst gedruckt werden." - Dr. Alba Mena Subiranas

Instandhaltung: Wie geht man damit um, eine so junge Technologie zu nutzen?

Mena Subiranas: "Im Bereich der Additiven Fertigung haben wir in den letzten Jahren viele Kompetenzen intern aufgebaut, die von der Bauteilkonstruktion, über das Drucken bis hin zur Qualitätssicherung reichen. Dabei richten wir uns nach TÜV-Vorgaben und orientieren uns an den Qualitätssicherungs-Strukturen der konventionellen Fertigung. Für das Umfeld der chemischen Industrie, in dem sicherheitskritische Bauteile mit hohen Temperaturen und Druck beaufschlagt werden, muss eine hohe Qualität garantiert sein. Allerdings verhält sich der Werkstoff anders im Vergleich zu konventionell hergestellten Legierungen, denn  er entsteht im Druckprozess selbst. Man muss deshalb viel Zeit investieren, um Materialien zu charakterisieren und zu qualifizieren. Daher sind viele Untersuchungen nötig, um die Materialwerte zu ermitteln."

Instandhaltung: Welche Chancen ergeben sich durch diese Technologie? Was ist mit 3D-Druck möglich, das sich vielleicht vorher nicht realisieren ließ?

Mena Subiranas: "Der wichtigste Vorteil ist die Geometriefreiheit, sie ermöglicht Verbesserungen im chemischen Prozess, was wiederum zur Folge hat, dass beispielweise eine höhere Ausbeute erreicht werden kann.  Eine Prozessverbesserung bedeutet auch immer eine positive Auswirkung auf den Deckungsbeitrag oder die Produktqualität.

In Notfallsituationen, in denen es zu lange dauert, ein Bauteil nachgeliefert zu bekommen, könnte dieses Ersatzteil zum Beispiel auch selbst gedruckt werden. Vor allem arbeiten wir jedoch an neuen Designs für Bauteile, die perfekt für unsere Prozesse und Bedarfe passen und ein Wettbewerbsvorteil bedeuten können."

Mit 3D-Druck werden Bauteile mit neuartigen Eigenschaften für die Anwendungen von BASF und deren Kunden in Bereichen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt oder Konsumgüter denk- und herstellbar. Das Beispiel zeigt ein offen gedrucktes Funktionsmuster eines Werkzeugeinsatzes. Über die integrierten, konturnahen Temperierkanäle kann das Werkzeug beheizt oder gekühlt werden.
Mit 3D-Druck werden Bauteile mit neuartigen Eigenschaften für die Anwendungen von BASF und deren Kunden in Bereichen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt oder Konsumgüter denk- und herstellbar. Das Beispiel zeigt ein offen gedrucktes Funktionsmuster eines Werkzeugeinsatzes. Über die integrierten, konturnahen Temperierkanäle kann das Werkzeug beheizt oder gekühlt werden. - Bild: BASF SE

Instandhaltung: Wie ist die Resonanz im Unternehmen?

Mena Subiranas: Bei neuen Bauteilen diskutieren wir mit den Technologie-, Forschungs- und Verfahrensentwicklungseinheiten, wo 3D-Druck einen Mehrwert bieten könnte. Grundsätzlich gilt, dass es sich um einen Veränderungsprozess handelt, der seine Zeit braucht, damit die Menschen diese Technologie verstehen und annehmen. Wir sind nach fast fünf Jahren mit dem Thema an einem Punkt angekommen, wo unsere internen Kunden gesehen haben, dass wir sehr gute Qualität liefern können.

Instandhaltung: Wie viele Ersatzteile werden bereits jährlich mit 3D-Druck gefertigt? Wie wird sich der Anteil in den nächsten Jahren entwickeln?

Mena Subiranas: Im Jahr 2018 lagen wir im dreistelligen, für 2019 sind wir schon im vierstelligen Bereich, Tendenz weiter steigend. Das Thema wird an Bedeutung zunehmen, die Lernkurve geht weiter. Es ist eine disruptive Technologie: Wir werden sehen, wo die Reise hingeht.

Instandhaltung: Wie geht es aus Ihrer Sicht mit der Entwicklung im 3D-Druck weiter? Welche Trends sind erkennbar?

Mena Subiranas: "Wir setzen auf das Verfahren des selektiven Laserstrahlschmelzens. Der Trend geht dahin, dass die Bauteile größer und die Laserstärke sowie die Anzahl der Laser höher werden, um beispielsweise die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen. Auch das Pulverhandling wird immer professioneller, zum Beispiel durch geschlossene Kreisläufe, um das Pulver zu wechseln."

Ein Expertenbeitrag im Auftrag der maintenance Dortmund.

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