3D-Drucker, die mit Plastik arbeiten, werden häufig für Sonderanfertigungen verwendet, zum Beispiel für Prothesen oder Hörgeräte. Produktdesignern erleichtert sie außerdem die Entwicklung von Prototypen. Doch verglichen mit der gesamten industriellen Produktion sind das alles kleine Nischen. Das liegt daran, dass der 3D-Druck immer noch relativ langsam und teuer ist. Außerdem kommt nur eine begrenzte Auswahl an Materialien dafür infrage.
HP versucht schon länger, das zu ändern. 2016 brachte der Konzern seinen 3D-Plastikdrucker Jet Fusion auf den Markt, der für die Massenproduktion und nicht für den Einmaldruck konzipiert ist. Mit dem Metal Jet will man nun auch in der Automobilproduktion oder bei der Herstellung medizinischer Geräte Fuß fassen.
HP hat dafür Partnerschaften mit Parmatech, einem Medizintechnik-Unternehen, und mit GKN, einem Zulieferer für die Automobil- und Luftfahrtindustrie, geschlossen. Diese Partner wiederum werden mit Kunden wie Volkswagen zusammenarbeiten, um mit dem 3D-Metalldrucker zu experimentieren. Dafür erhalten sie die Geräte auch schon in diesem Jahr. Der übrige Markt muss noch bis 2020 warten.
Gedruckte Autos werden noch ein bisschen dauern
Noch sind viele der mit dem Metal Jet gedruckten Produkte kleine Accessoires, etwa Schlüsselanhänger mit individuellen Gravuren. Und es wird wahrscheinlich noch Jahre dauern, bis man ein Auto kaufen kann, das Teile aus dem 3D-Drucker unter der Motorhaube hat. Aber Tim Weber, der bei HP für 3D-Metalle zuständig ist, sagt, dass der 3D-Druck die Herstellungskosten für bestimmte Bauteile senken und es Unternehmen ermöglichen wird, neue Produkte schneller zu entwickeln. In einigen Fällen könnten Unternehmen die gleichen Entwürfe für das Prototyping und dann für die Produktion verwenden. „Viele Teile brauchen Monate bis zum Prototyp“, sagt er. „Wir können jetzt in Tagen das tun, wofür wir früher Monate oder Jahre gebraucht haben. Das Innovationstempo wird sich dadurch erhöhen.“
Andere nutzen schon seit Jahren den 3-D-Metalldruck. So produzierte GE Aviation beispielsweise eine Treibstoffdüse für eines seiner Triebwerke mit einem Verfahren, das Lasersintern genannt wird. Aber dieses Verfahren ist langsam und teuer. Es mag für extrem teure Triebwerkskomponenten funktionieren, aber es ist für die unzähligen anderen Metallteile, die täglich auf der ganzen Welt hergestellt werden, nicht praktikabel.
Im Ofen werden die Teile verfestigt
HP verwendet ein anderes Verfahren, das sogenannte Binder Jetting, von dem Weber sagt, es sei billiger und effizienter. Der Metal Jet-Drucker, der ein wenig wie ein waschmaschinengroßer Fotokopierer aussieht, verteilt Metallpulverschichten und besprüht sie dann mit einem Bindemittel, um sie zu verfestigen. Dieser Prozess ähnelt dem schichtweisen 3-D-Druck, den man von den MakerBot-Geräten kennt.
Die Gegenstände, die im Wesentlichen aus zusammengeklebtem Metallstaub bestehen, sind allerdings erstmal nicht sehr stabil. Dünne Stücke kann man mit bloßen Händen zerbrechen. Deshalb werden die Teile danach in einen Ofen gelegt – fast so wie Plätzchen, nur mit Autoteilen auf dem Blech – wo die extreme Hitze das Pulver verfestigt. Das Endergebnis ist relativ leicht und glatt und kann überraschend feine Details enthalten. Die Kunden können aus verschiedenen Legierungen auswählen, und HP arbeitet mit verschiedenen Anbietern zusammen, um ihre Materialien für den Metal Jet verfügbar zu machen.
HP ist nicht das erste Unternehmen, das Binder Jetting für Metalle einsetzt. Der 3D-Druckerhersteller EXone setzt diese Technik seit Jahren ein. Auch das Start-up-Unternehmen Desktop Metal hat im vergangenen Jahr Konkurrenzprodukte auf den Markt gebracht. Tim Weber glaubt aber, dass HP aufgrund seiner Erfahrung bei der Herstellung von konventionellen Druckern einen Vorteil gegenüber der Konkurrenz haben wird. Die 3D-Drucker und die 2D-Drucker des Konzerns teilen sich viele Komponenten, vor allem die Düsen zum Sprühen von Tinte, Kunststoff oder Metall. Weil HP Millionen von Düsen herstellt, kann es sie auch billiger produzieren. Das bedeutet auch, dass Techniker, die für Wartung und Support der konventionellen Industriedrucker ausgebildet wurden, wenig zusätzliche Schulung brauchen, um die neuen Metalldrucker zu reparieren.
Über Nacht wird die Industrie nicht auf 3D-Druck umsteigen
Todd Grimm, ein Berater der 3D-Drucker-Industrie, sagt, dass HPs Expertise, kombiniert mit seinen enormen Ressourcen dem Unternehmen helfen dürfte, eine Führungsposition im Metalldruck zu erobern. Es bleibt jedoch die Frage, wie groß dieser Markt überhaupt sein wird. Tim Weber von HP sagt, dass sich der Metal Jet schon bei kleinen Stückzahlen, etwa zwischen 50.000 und 70.000, rechnen wird.
Der Gartner-Analyst Pete Basiliere empfiehlt HP, sich auf Unternehmen zu konzentrieren, die zurzeit Teile mit selektivem Lasersintern herstellen. Die könnten durch Binder Jetting Geld sparen. Grundsätzlich dürfte es außerdem einfacher sein, das neue Verfahren bei der Herstellung von High-End-Medizinprodukte einzuführen, sagt Grimm, als zum Beispiel in der Automobilindustrie. Dort müssen bestimmte Teile millionenfach produziert werden, weshalb die Unternehmen Milliardensummen in ihre etablierten Produktionsverfahren investiert haben. Sie werden also nicht über Nacht auf 3D-Drucker umsteigen.
Tim Weber von HP will es daher schaffen, die Technologie so zu verbessern, dass die Unternehmen keine andere Wahl haben, als darauf umzusteigen. „Ich habe noch keine Killer-App gesehen“, sagt er. Aber er glaubt, dass die wirklichen Anwendungen des 3-D-Drucks noch nicht bekannt sind. Die Möglichkeit, Metallprodukte in Kleinserien kostengünstig herzustellen, gab es bisher aber auch noch nicht. Man wird also abwarten müssen, wie Unternehmen sie einsetzen werden.
