Verbesserte Nachhaltigkeit durch Berücksichtigung der Additiven Fertigung im Produktentwicklungsprozess

Die Additive Fertigung verringert bereits in vielen Unternehmen den Materialbedarf und -bestand, z. B. für Ersatzteile oder für kundenangepasste Teile. Die Nachhaltigkeit steigt so im Vergleich zu Unternehmen mit konventioneller Herstellung. Diese Art der Fertigung kann allerdings bei Berücksichtigung im vorgelagerten Produktentwicklungsprozess der Konstruktion manche bei konventioneller Fertigungstechnik und Montage als unwirtschaftlich verworfene Lösungsidee doch noch wirtschaftlich werden lassen. Denn durch Integration mancher Montageprozesse in den Prozess der Additiven Fertigung werden die Gesamtkosten verringert. In diesem Beitrag wird das Potenzial der Additiven Fertigung anhand eines praktischen Beispiels aufgezeigt. Zunächst wird ein Einblick in die methodische Produktentwicklung unter besonderer Berücksichtigung der Additiven Fertigung gegeben. Schon hier offenbaren sich Einsparmöglichkeiten für die spätere Montage durch Integration der Montage in den Prozess der Additiven Fertigung. Es folgt die Beschreibung des Anwendungsbeispiels, des sogenannten RV-Untersetzungsgetriebes, das in Roboterarmen Einsatz findet. Durch das Ersetzen von Massivmaterialbereichen in konventioneller Bauweise durch Materialbereiche mit Leichtbaustrukturen ergibt sich die gewünschte nachhaltige Materialeinsparung. Um nachzuweisen, dass die Teilegestaltung auch die voraussichtlichen Belastungen während der Nutzungsphase berücksichtigt, folgt ein statischer Festigkeitsnachweis mithilfe der Finiten-Elemente-Methode. Hierzu werden Probekörper aus der gleichen Leichtbaustruktur additiv hergestellt und einem Druckversuch unterworfen. Die hieraus gewonnenen mechanischen Kennwerte wie E-Modul und Querkontraktionszahl fließen in den folgenden statischen Festigkeitsnachweis ein.