Früher klang es wie Zukunftsmusik, heute ist es fester Bestandteil in Fertigungsumgebungen: Der 3D-Druck oder fachsprachlich die Additive Fertigung (Additive Manufacturing) hat sich von einer Nischentechnologie zu einem zentralen Baustein moderner Industrieprozesse entwickelt. Mit hoher Flexibilität, Geschwindigkeit und Präzision eröffnet der 3D-Druck neue Perspektiven in Design, Prototypenbau und Produktion. Auch bei Lapp ist diese Technologie inzwischen fest verankert.
Bis in die frühen 1980er Jahre lassen sich die Anfänge des 3D-Drucks zurückverfolgen. Im Jahr 1983 entwickelte der US-amerikanische Ingenieur Chuck Hull die Stereolithografie (SLA). Dieses erste Verfahren additive Fertigungsverfahren ließ er 1986 patentieren: Flüssiges Harz wurde durch einen UV-Laser schichtweise ausgehärtet. Schritt für Schritt entstand so ein dreidimensionales Objekt. Kurz darauf folgten weitere Technologien wie das heute weit verbreitete „Fused Deposition Modeling“ (FDM) oder das „Selektive Lasersintern“ (SLS). Allen gemeinsam ist das Prinzip: Statt Material zu entfernen, wird es Schicht für Schicht aufgebaut – ein Ansatz, der Ressourcen schont.
3D-Druck auf dem Weg zur Schlüsseltechnologie
Dr. Philipp Baron, Research Engineer Advanced Technology bei Lapp
Lange Zeit war der 3D-Druck dann vor allem in der Produktentwicklung zu Hause – hervorragend geeignet für die schnelle Umsetzung von Prototypen, Testgehäusen oder Designstudien. Doch mit steigender Materialvielfalt und immer leistungsfähigeren Druckern begann für die Technologie der Sprung in die Serienfertigung. Heute nutzen Branchen von Automotive bis Medizintechnik additive Verfahren für komplexe Bauteile, die mit konventionellen Methoden nicht so leicht herzustellen wären.
„Das Verfahren ist auf diese Weise sehr flexibel und effizient“, weiß Dr. Philipp Baron, Research Engineer Advanced Technology bei Lapp. Prinzipiell erlaube der 3D-Druck eine dezentrale, bedarfsgerechte Produktion direkt vor Ort, und zwar ohne lange Lieferzeiten oder Werkzeugkosten. Das sei gerade in Zeiten geopolitischer Unsicherheiten und volatiler Märkte unter Umständen ein Wettbewerbsvorteil, meint Baron. Der Weltmarktführer für integrierte Lösungen im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie setzt zunehmend auf das innovative Druckverfahren. Dieses findet bisher eher im Bereich der Steckverbinder als im Bereich der Kabel Einsatz.
Innovationsschub in Steckverbinder-Entwicklung
So hat das Unternehmen in den vergangenen Jahren in diesen Bereich, auch bekannt unter dem Markennamen Epic, investiert: neue Entwicklungsprozesse, neue Lieferanten, bessere Zusammenarbeit mit den Schnittstellen – und auch in Maschinen und Know-how im Bereich Additive Fertigung. Mit dem 3D-Druckverfahren können Kundenanforderungen noch schneller und kosteneffizienter umgesetzt werden. Am Standort in Stuttgart steht daher seit einiger Zeit eine hochmoderne Anlage, die sowohl für die Herstellung von Prototypen als auch Serienbauteilen genutzt werden kann.
Mit Dr. Philipp Baron, der in der Vorentwicklung für das 3D-Druckverfahren zuständig ist, und Stevens Sehic, dem Teamleiter der Steckverbinderentwicklung, steht das notwendige Expertenwissen an der Seite der Druckmaschinen. „Mit dem 3D-Druck fertigen wir laufend Prototypen, die wir intern selbst nutzen, um Ideen und Designentwürfe innerhalb kürzester Zeit realisieren zu können“, berichtet Dr. Philipp Baron. „So können wir viele Teile effizient testen und mit ihnen forschen oder beispielsweise ihre Steckbarkeit prüfen.“
Mit dem Verfahren lassen sich aber auch Sonderwünsche von Kunden berücksichtigen oder schlicht und einfach testen, ob eine Komponente gut in der Hand liegt. Erfüllt ein neu entwickelter Steckverbinder dann alle Tests, die am 3D-gedruckten Prototypen durchgeführt werden können, können alle Neuerungen in die Serienherstellung integriert werden.
Praxisbeispiel: Feuchtigkeit von Steckverbinder abhalten
Die Additive Fertigung hat sich von einer Nischentechnologie zu einem zentralen Bestandteil moderner Industrieprozesse entwickelt, wie hier zum Beispiel für Steckverbinder
So schilderte etwa ein Kunde ein Problem mit Feuchtigkeit in den von ihm produzierten Schaltschränken. Selbst eingebaute Entfeuchtungselemente halfen bei der durch Temperaturunterschiede kondensierenden Luftfeuchtigkeit an den Innenwänden der Schränke nicht. Mit der Zeit sammelte sich Feuchtigkeit im Inneren des Schaltschranks an und lief in Richtung der durch den Boden eingeführten Steckverbinder. Die Konsequenz: drohende Fehlfunktionen und mögliche Kurzschlüsse. Abhilfe schuf der Kunde bisher mit einem gelaserten Edelstahl-Bauteil, das den Steckverbinder von der Flüssigkeit abschirmte – eine aufwendige und teure Lösung, die keinen vollständigen Schutz bot.
Drei Tage später waren die ersten serienfähigen Prototypen fertiggestellt
Das war eine Herausforderung für Lapp. Das Ziel: Eine einfache Lösung, die Feuchtigkeit von den Steckverbindern abhält und mit Standard-Bauteilen kompatibel ist. Schnell erstelle das Expertenteam ein Konzept auf und nahm erste Druckversuche vor. Bereits drei Tage später waren die ersten serienfähigen Prototypen in Lapp Orange fertiggestellt, und zwar in der Serienproduktion technisch umsetzbar mit einem UL-zertifizierten Material. Der Kunde war von der zügigen Lösungsfindung begeistert.
Für die Epic-Serie sind auf diese Weise und mithilfe des Additiven Fertigungsverfahrens bereits zahlreiche Steckverbinder und -komponenten entstanden. Darunter beispielsweise der Epic H-B 16, der sich durch sein verbessertes, rechteckiges Steckerdesign auszeichnet, der Epic H-Q TS M25, eine Eigenentwicklung, die ein neuartiges Gehäuse mit Innengewinde für Kabelverschraubungen sowie kompakter Bauform aufweist, oder auch der Epic MCS-HC 2, ein Moduleinsatz für ein modulares Steckverbindersystem, sowie der Epic Power M23, ein robuster Kontaktträger aus UL-zertifiziertem Material mit filigraner Struktur.
Zukunft gestalten mit 3D-Druck
Additive Fertigung ist weit mehr als eine technische Spielerei, wie die Beispiele verdeutlichen. Sie revolutioniert Denkweisen, Entwicklungsprozesse und Produktionsabläufe in der Industrie. Vor allem dort, wo maßgeschneiderte Kundenlösungen schnell und flexibel gefragt sind, entfaltet der 3D-Druck sein Potenzial.
Gleichzeitig bringt die Technologie aber auch Herausforderungen mit sich: Die Normung von Materialien, aufwendige Zertifizierungen und die Einbindung in bestehende Fertigungsstrukturen machen sie zu einer teilweise komplexen Angelegenheit. Doch die rasante Weiterentwicklung des Verfahrens sorgt kontinuierlich für immer mehr Einsatzmöglichkeiten, auch bei Lapp. Für den Stuttgarter Unternehmen eröffnet die Additive Fertigung nicht nur Antworten auf aktuelle Anforderungen, sondern auch kreative Lösungswege für die Herausforderungen der Zukunft.
Quelle: Lapp
