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Innovationsmotor 3D-Druck: Additive Produktion im Handwerk

Der ELBCAMPUS startet eine neue Kooperation: Gemeinsam mit der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT bildet er Fachkräfte für Additive Produktion aus. Im Herbst beginnt der erste Lehrgang. Welche Bedeutung die Technologie im Handwerk hat, fragen wir Prof. Dr. Ingomar Kelbassa, Institutsleiter des Fraunhofer IAPT.

Bild Ingomar Kelbassa
Ingomar Kelbassa, Institutsleiter der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT

Ingomar Kelbassa, Institutsleiter der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT. Das Fraunhofer IAPT ist Deutschlands führende Forschungseinrichtung für die Industrialisierung der Additiven Produktion.

Ob es um die Herstellung von Werkzeugen für den Eigenbedarf geht oder um die Fertigung von Schablonen und Prototypen: Viele Handwerksbetriebe könnten von Additiver Produktion profitieren. Trotzdem halten sich die meisten Firmen bislang noch zurück. Woran liegt das, Herr Kelbassa?

Das stimmt, bislang nutzen eher Großkonzerne die Additive Produktion, welche auch umgangssprachlich als 3D-Druck bezeichnet wird. Doch im Handwerk gibt es zumindest einige Vorreiter, etwa die Dentaltechnik: Nahezu alle Kronen, Brücken und Zahnimplantate entstehen heute in Additiver Fertigung. Viele andere Gewerke aber zögern. Das liegt meines Erachtens vor allem daran, dass wir bislang viel zu akademisch über die Additive Produktion debattieren. Handwerksbetriebe wollen aber ganz konkret wissen, wie sich ihre Arbeitsabläufe mit der Technologie vereinfachen lassen, welche Produkte sie damit herstellen können und wie viel sie dafür investieren müssen. Hier haben wir ein Übersetzungsproblem.

Was meinen Sie damit?

Zurzeit befassen sich vor allem Ingenieurinnen und Ingenieure mit der Additiven Produktion – was gut ist, denn die Technologie wird in sehr vielen Zukunftsfeldern entscheidend sein, wie beispielsweise in der Wasserstofftechnologie. Das sind allerdings Aufgaben für Hochtechnologiekonzerne. Was uns dagegen fehlt, sind Experten und Expertinnen im nicht-akademischen Bereich: Techniker und Technikerinnen mit Geschäftssinn also, die den Mittelstand und kleine Unternehmen in die Arena der Additiven Produktion begleiten.

Diese Fachleute müssen einerseits die Geräte bis ins letzte Detail verstehen, andererseits sollen sie Ideen entwickeln, wie additive Fertigungsrouten in einem Betrieb gewinnbringend eingesetzt werden können. Solche Spezialistinnen und Spezialisten wollen wir künftig gemeinsam mit dem ELBCAMPUS ausbilden: Unsere „Fachkräfte für Additive Produktion“ sind sowohl wertvoll für große Unternehmen als auch für kleine Handwerksbetriebe.

Gibt es im Handwerk Sparten, in denen sich die Technologie besonders anbietet?

Die Additive Produktion birgt enorme Chancen, quer durch alle Gewerke. Denn die Betriebe können funktionsoptimierte Bauteile einfach selbst herstellen – egal ob innovative Fahrradrahmen, Rohrverbindungen oder Kabelhalterungen. Dasselbe gilt natürlich auch für Ersatzteile, spare parts on demand heißt das Prinzip.


Wird es im Handwerk schon angewendet?

Nicht in dem Maße, wie es sich anbieten würde. Wir haben dazu vor kurzem einen Business Case erstellt. So sind zum Beispiel allein im Fahrradbau die Einsatzmöglichkeiten von Additiver Produktion enorm vielfältig: Viele Bauteile wie Halterungen oder Klemmen bis hin zu Fahrradgriffen oder speziellen Sätteln können Fahrradwerkstätten bei sich vor Ort ausdrucken. So sparen sie nicht nur Lagerkosten sondern auch Wartezeiten, denn viele Ersatzteile hätten sie sonst erst bestellen müssen.

Selbst Bauteile für den Rahmen lassen sich additiv fertigen und bieten bei geringerem Gewicht dieselbe mechanische Festigkeit. Dabei kosten sie nicht mehr als konventionell gefertigte Bauteile. Solche Lösungen lassen sich zudem individualisieren, auch in anderen Gewerken: Auf Kundenwunsch designen und fertigen Betriebe zum Beispiel maßgeschneiderte Schuheinlagen oder individuelle Fahrzeugausstattung per Additiver Produktion.

Also kostspielige Einzelanfertigungen?

Das trifft nur teilweise zu. Beispiele wie die Dentaltechnik illustrieren die effiziente, patientenspezifische Serienfertigung: In einem einzigen Produktionsgang entstehen bis zu 100 additiv gefertigte Zahnkronen – jede einzelne maßgeschneidert für den individuellen Patienten. Die einzelne Krone kostet nicht mehr, aber die Behandlungsdauer verkürzt sich deutlich: Früher mussten wir meist zwei Wochen warten, bis die Zahnärztin uns eine Krone einsetzen konnte. Heute vergehen zwischen dem Ausmessen und dem Einsetzen der Krone bisweilen nur 48 Stunden.

Und die Dentaltechnik zeigt auch noch etwas anderes: Die Additive Produktion verwandelt den Alltag im Handwerk in eine digital unterstützte Manufaktur. Der Rohling, also die Urform eines gedruckten Bauteils, steht viel schneller als zuvor zur Verfügung. Im Anschluss erfolgt die manuelle Veredelung. Die Zahnkronen zum Beispiel werden geschliffen, keramisch verblendet und poliert. Der Job des Zahntechnikers oder der Zahntechnikerin verlagert sich also in die Nach- und Endbearbeitung des additiv gefertigten Rohlings.

Viele Betriebe schrecken aber auch vor den Kosten für additive Produktionsanlagen zurück.

Ja, gerade für kleinere Firmen ist das mitunter eine erhebliche Investition. Aber meist ist sie vergleichbar mit den Kosten für andere Produktionsanlagen: Spritzgießmaschinen für Kunststoffe etwa sind oft sogar teurer. Bei der Metallbearbeitung kosten Fräsen und Additive Fertigung etwa gleich viel. Ich beobachte da eher ein Henne-Ei-Problem: Viele Betriebe wissen noch nicht genau, wofür sie die additiven Produktionsanlagen einsetzen können. Deshalb fällt es ihnen schwer abzuschätzen, welche Bauteile sie additiv herstellen können und wie hoch die Auslastung der Maschine sein wird. Auch in diesen Fragen können die Teilnehmenden unseres Lehrgangs ihren Betrieb künftig beraten.


An wen richtet sich der Kurs, den das Fraunhofer IAPT zusammen mit dem ELBCAMPUS entwickelt hat?

Wir bilden Handwerker und Handwerkerinnen ganz unterschiedlicher Gewerke weiter, die sich bereits sehr gut auskennen mit der Verarbeitung von Metallen oder Kunststoffen. Die Ausbildung setzt auf diesem Vorwissen auf und vermittelt, welche Bauteile sich für die Additive Fertigung eignen. Interessant ist das zum Beispiel für Industriemechaniker und Feinwerkmechanikerinnen.

Was lernen sie in dem Lehrgang?

Wir bieten ihnen einen ganzheitlichen Ansatz: Wir beleuchten nicht nur den Prozess des Druckens an sich, sondern liefern Lerninhalte zur gesamten additiven Fertigungsroute. Zum Beispiel zum Design: Da müssen viele in metallverarbeitenden Berufen umdenken.

Inwiefern?

Sie sind es gewohnt, Bauteile durch Materialwegnahme herzustellen, etwa beim Fräsen, Drehen oder Bohren. Wir dagegen zeigen ihnen, wie ein Bauteil entworfen werden muss, bei dem das Material Schicht auf Schicht aufgebracht und so aus dem Nichts generiert wird. Genauso in der Werkstofftechnologie: Metall bearbeiten wir nicht als festen Block, sondern wir schmelzen es für das Drucken lokal auf, meist mittels Laser- oder Elektronenstrahlung. Auch dazu bieten wir Unterrichtseinheiten. Und schließlich die Prozesse nach dem Druck, also zum Beispiel die Veredelung in der Nach- und Endbearbeitung sowie die Qualitätskontrolle.

Auf dieses umfangreiche Programm sind wir besonders stolz: Wir bilden keine „Fachidioten“ aus, sondern Generalisten. Deshalb passt die Kooperation mit dem ELBCAMPUS auch so gut: Wir am Fraunhofer IAPT verfügen über die technologische Expertise; am ELBCAMPUS arbeiten Spezialisten für die Konzeption und Entwicklung von beruflicher Weiterbildung. Da ergänzt eine Zutat die andere – gemeinsam ein super Rezept.


Nähere Informationen zur Weiterbildung erhalten Sie hier: Fachkraft für Additive Produktion.

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