"Die Herstellungsprozesse sind im Umbruch"

Die Schaeffler Gruppe bietet als globaler Automobil- und Industriezulieferer ein breites Portfolio an Motor-, Getriebe- und Fahrwerkskomponenten sowie Wälz- und Gleitlagerlösungen. Carsten Merklein leitet die Abteilung Additive Manufacturing im Bereich Werkzeugmanagement und Prototypen bei der Schaeffler Technologies AG & Co. KG in Herzogenaurach. Seit April 2018 wirkt er im Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA mit. Im Interview spricht er über seine Ziele als Vorstand, das Potential von AM-Verfahren im Automobilbau und additive Prozessketten im Jahr 2030.

Welche Rolle spielt Additive Manufacturing (AM) bei Schaeffler?

Carsten Merklein: Wir bei Schaeffler nutzen additive Verfahren seit den späten 1990er Jahren. Anfangs im Rapid Prototyping. Seit 2012 zunehmend auch zur additiven Fertigung funktioneller Bauteile. Die zunehmende Bedeutung von AM führte im Laufe des Jahres 2015 zur Gründung unseres „AM Fab Shops“, dessen Team nun die additive Fertigung intelligenter Werkzeuge und funktioneller Prototypen für den Einsatz beim Kunden vorantreibt. Daneben hat es den Auftrag, AM als Fertigungstechnologie der Zukunft für Schaeffler zu erschließen und systematisch zu prüfen, wo additive Verfahren in unserem Produktionssystem positive Beiträge leisten können.

Welchen Teil der AM-Wertschöpfungskette deckt Ihr Bereich ab?

Merklein: Schaeffler ist Anwender. Wir beschäftigen uns für unseren eigenen Bedarf mit dem Thema AM. Im Prototyping haben wir zunächst Kunststoffe per Stereolithographie sowie im Polyjetverfahren verarbeitet. Mittlerweile haben wir auch eigene Anlagen für die Herstellung von Metallbauteilen mithilfe des Laserstrahlschmelzens und des Laserauftragsschweißens im Haus. Die darauf gefertigten Funktionsprototypen setzen wir in Entwicklungsprojekten ein. Das Ganze findet divisionsübergreifend statt - im Automotive-Bereich und in der Industriesparte. Beispiele sind Komponenten für Getriebe von Elektrofahrzeugen oder für das Thermomanagement von Verbrennungsmotoren.

Welches Potential trauen Sie additiven Verfahren im Automobilbau zu?

Merklein: Die Herstellungsprozesse sind im Umbruch. Unter anderem geht es immer stärker in Richtung des Digital Engineering, um Produkte schon im virtuellen Status zu hoher Reife zu bringen, ehe die physische Erprobung beginnt. AM ist dafür eine sehr gute Ergänzung, da es mit wenig Aufwand möglich ist, ein digitales Modell real werden zu lassen. Der Weg von der Simulation zum Bauteil ist kurz. Das ist aber nur ein Aspekt. Eine Gesamtbetrachtung zeigt, dass AM im Automobilbau noch in der Nische steckt. Für Serienbauteile rechnet sich der Einsatz selbst bei exklusivsten Sportwagen nicht. Dabei muss es nicht bleiben. Wir sollten AM weniger als Standalone-Technik betrachten, sondern vielmehr als Ergänzung konventioneller Fertigungsketten.

Clever eingebunden können additive Verfahren wichtige Beiträge leisten – etwa indem konventionell gefertigte Grundkörper additiv veredelt oder individualisiert werden. Über diese Route kann AM in höhere Stückzahlen kommen und darüber den Weg in Großserien finden. Dafür müssen wir stärker in Prozessketten denken und sinnvolle Einsatzfelder für AM-Verfahren identifizieren. Das kann ein additiver Zwischenschritt sein, der auf dem Weg zum Endprodukt fünf weitere Umform- oder Zerspanungsschritte überflüssig macht und dadurch Werkzeugkosten und Prozesszeit spart.

Ein weiteres Feld mit Potential ist die Elektromobilität. AM kann hierfür im Leichtbau und Temperaturmanagement Lösungen liefern, die mit anderen Verfahren nicht machbar sind.

Welche Themen sollten AM-Anlagenbauer aus Anwendersicht bevorzugt vorantreiben?

Merklein: Natürlich geht es um Produktivität, Zuverlässigkeit und Kapitalbindung. Daneben gibt es weitere Themen: Noch müssen die Bediener von AM-Anlagen hoch qualifiziert sein, um die Komplexität zu beherrschen. Hier wünschen wir uns einfachere, möglichst standardisierte Steuerungen, durchgängige Software sowie ein einheitliches Datenformat, in das alle nötigen Prozessdaten und Parameter integriert sind. Das liefe auf einen „Datencontainer“ hinaus, der alle Informationen zum Bauteil von der Vorkette bis zur Nachbearbeitung und Qualitätsprüfung dokumentiert. Zudem brauchen wir verlässlichere Bauteilqualitäten.

Wie stellen Sie sich die typische AM-Prozesskette im Jahr 2030 vor – und wer nutzt sie?

Merklein: Im Jahr 2030 werden wir hochintegrierte, automatisierte, dezentrale und volldigitale Prozessketten sehen, in denen es ein Miteinander von additiven und konventionellen Verfahren gibt. AM-Anlagen werden automatisiert sein, manuelles Pulverhandling oder Nachbehandlung wird es nur noch in Ausnahmefällen geben. Nur die wenigsten Unternehmen werden alle AM-Verfahren nutzen – vielmehr wird dezentral, in Kundennähe mit verschiedenen Schwerpunkten produziert. Die Digitalisierung wird es ermöglichen, im Abgleich von Modell- und Prüfdaten der realen Bauteile Abweichungen zu erkennen und AM-Prozesse im „closed loop“ nachzusteuern. Wer wird das Ganze nutzen? Durch Industrie 4.0 wird künftig vom Handwerker über kleine und mittlere Betriebe bis zum global agierenden Konzern jeder AM einsetzen – sei es mit eigenen Anlagen oder durch den Zukauf von Leistungen. Wir bei Schaeffler werden von der Konstruktion bis zur Auslieferung die gesamte Prozesskette abdecken.

Sie wurden jüngst in den Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA gewählt. Gibt es konkrete Themen oder Ziele, die Sie vorantreiben möchten?

Merklein: Ich möchte dazu beitragen, dass die skizzierte Vision real wird. Die Integration in Prozessketten, ein höherer Automatisierungsgrad und konsequente Digitalisierung sind die Voraussetzung, um AM in Richtung Großserie zu entwickeln. In dem jungen Technologiefeld müssen alle Akteure an einem Strang ziehen und gemeinsam an Standardisierungen arbeiten. Das wird uns gelingen – und allen die Arbeit erleichtern.