Von 10 Wochen auf 72 Stunden: Die Leistungsfähigkeit der Hybridfertigung (3D-Druck und CNC-Bearbeitung)
Meltio, DMG Mori und Mazak sind führend auf dem 3,1 Milliarden Dollar schweren Markt für hybride Fertigung, reduzieren den Materialabfall um 97 Prozent und schaffen einen neuen Standard für die industrielle Produktion.
Seit mehr als einem Jahrzehnt ist die Fertigung zwischen zwei rivalisierenden Lagern aufgeteilt: additive Fertigung (3D-Druck) und subtraktive Fertigung (CNC-Bearbeitung). Diese Rivalität verschwindet jedoch schnell, da die hybride Fertigung das Beste aus beiden Welten in einem einzigen kontinuierlichen Prozess zusammenführt.
Den Marktdaten für 2025 zufolge ist die hybride Fertigung kein Nischenexperiment mehr, sondern eine schnell heranreifende Industriestrategie, die in den nächsten zehn Jahren um unglaubliche 23,5 Prozent wachsen soll, wobei der Weltmarkt bis 2033 voraussichtlich 16,5 bis 23 Milliarden Dollar erreichen wird.
Die Firma Hybrid CNC Parts hat beispielsweise in diesem Monat zwei weitere hybride 3D/CNC-Maschinen von Haas und Meltio angeschafft, um Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und fortgeschrittene Forschung und Entwicklung zu bedienen, die zunehmend auf schnelle Prototypen, Reparaturen und die Kleinserienproduktion komplexer Metallteile angewiesen sind.
Die Kraft der Integration
Im Wesentlichen kombiniert die Hybridfertigung die geometrische Freiheit des 3D-Drucks mit der Präzision der CNC-Bearbeitung in einem einzigen Arbeitsablauf. Anstatt sich zwischen Bauen und Schneiden entscheiden zu müssen, können die Hersteller nun beides in einem einzigen Arbeitsgang erledigen.
Das funktioniert so: Ein Roboterarm, der mit einem DED-Druckkopf (Directed Energy Deposition) ausgestattet ist, trägt Schicht für Schicht Metall auf, um eine „nahezu endgültige Form“ zu erhalten. Dann, ohne das Teil zu bewegen, übernimmt ein CNC-Werkzeugkopf die Bearbeitung nach den endgültigen Spezifikationen – enge Toleranzen, glatte Oberflächen und alles.
Die Vorteile sind enorm. Da die Teile nicht zwischen den Maschinen hin- und herbewegt werden müssen, sinken die Produktionszeiten drastisch. In einem dokumentierten Fall wurde ein kritisches Ersatzteil in nur 72 Stunden geliefert, verglichen mit der üblichen Wartezeit von 8 bis 10 Wochen. Das Verfahren reduziert auch den Materialabfall, was besonders wichtig ist, wenn man mit teuren Metallen wie Titan oder Nickelsuperlegierungen arbeitet. Im Vergleich zur Bearbeitung aus einem massiven Block können Hybridsysteme den Materialverbrauch um bis zu 97 Prozentreduzieren .
Modulare CNC/3D-Revolution
Ein Unternehmen, das diesen Wandel vorantreibt, ist Meltio, ein spanisches multinationales Unternehmen, das die Art und Weise, wie Hybridsysteme eingesetzt werden, neu definiert. Anstatt riesige Maschinen zu verkaufen, bietet Meltio die Meltio Engine an, ein modulares Integrationskit, das praktisch jede vorhandene CNC-Maschine oder jeden Roboterarm in einen hybriden Metall-3D-Drucker verwandelt.
Dieser Nachrüstungsansatz senkt die Einstiegskosten und ermöglicht es den Herstellern, ihre vorhandene Ausrüstung aufzurüsten, statt sie zu ersetzen. Das ist ein kluger Schachzug, der dazu beiträgt, dass sich die Hybridtechnologie in den verschiedenen Branchen schneller verbreitet.
Meltio zeichnet sich auch dadurch aus, dass es Standardschweißdraht als Rohmaterial anstelle teurer Metallpulver verwendet. Das Ergebnis: niedrigere Materialkosten, einfachere Logistik und sicherere Handhabung. Die neueste Version des Blauen Lasers des Unternehmens geht noch weiter: Sie bietet eine höhere Energieeffizienz und die Möglichkeit, reflektierende Materialien wie Kupferlegierungen zu verarbeiten, wodurch die Reichweite der Hybridfertigung auf neue Anwendungen erweitert wird.
Natürlich bleiben auch die großen Namen der Werkzeugmaschinenbranche nicht außen vor.
Das deutsch-japanische Kraftpaket DMG Mori ist mit seiner Lasertec DED-Hybridserie führend. Der „6-in-1-Prozess“ des Unternehmens integriert Fräsen, Drehen, Schleifen, Vorwärmen, additive Metallabscheidung und 3D-Scannen – alles in einer einzigen Konfiguration. Es ist Teil dessen, was DMG Mori „Machining Transformation“ nennt, eine Entwicklung hin zur vollständigen Prozessintegration. Das Ergebnis: kein Gießen, Fördern oder Nachbearbeiten zwischen den einzelnen Schritten mehr. Das Pulverdüsensystem von DMG Mori ist sogar in der Lage, Metallmerkmale direkt in die Bauteile einzubringen und sie anschließend bis zur Endtoleranz zu bearbeiten – alles in einem Arbeitsgang.
DMG Mori USA hat gerade ein neues Technologiezentrum in Medina, Ohio, eröffnet, das einen Ausstellungsbereich für die additive Fertigung umfasst, in dem Metallteile gezeigt werden, die mit den AM-Maschinen von DMG Mori hergestellt wurden.
Mazak, ein weiterer japanischer Erstausrüster, bietet die Integrex i-AM-Reihe an, die 5-Achsen-Bearbeitung mit additiver Fertigung kombiniert. Ihre Faserlaser schmelzen Metallpulver, das über Beschichtungsköpfe im Werkzeugmagazin der Maschine zugeführt und wie jedes andere Schneidwerkzeug verwaltet wird. Diese Konfiguration eignet sich hervorragend für die Reparatur hochwertiger Teile – wie etwa Turbinenschaufeln – oder das Verbinden verschiedener Metalle für fortschrittliche technische Anwendungen.
Mazak hat deutlich gemacht, dass sein Schwerpunkt zunehmend auf der Prozesskonsolidierung liegt. Obwohl das Unternehmen schon seit einiger Zeit keine neuen Maschinen mehr auf den Markt gebracht hat, nehmen seine „Multitasking-Maschinen“ – wie das Unternehmen seine hybriden Angebote nennt – weiterhin einen wichtigen Platz in seinem Fertigungsprogramm ein.
Das US-amerikanische Unternehmen Optomec geht mit seiner LENS-Druckmaschine (Laser Engineered Net Shaping), mit der neue oder vorhandene CNC-Maschinen in Hybridsysteme umgewandelt werden können, einen eher modularen Weg. Einige Konfigurationen umfassen sogar kontrollierte Atmosphären für reaktive Metalle wie Titan, was sie zu einer kosteneffizienten Brücke für Hersteller macht, die in den Hybridbereich einsteigen wollen.
Die Auswirkungen erstrecken sich über verschiedene Sektoren:
- Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: Der Hauptanwendungssektor, der die hybride Fertigung zur Herstellung von leichten, hochfesten Komponenten wie Turbinenschaufeln und Strukturträgern mit internen Kühlkanälen einsetzt – Geometrien, die mit der herkömmlichen Bearbeitung einfach nicht zu bewältigen sind.
- Automobilindustrie: Hybridsysteme erweisen sich als unschätzbar wertvoll für das Rapid Prototyping und für die Herstellung von langlebigen Werkzeugen, wie z. B. Spritzgussformen mit konformer Kühlung, die die Produktionszyklen verkürzen. Die hybride Fertigung von Meltio wurde beispielsweise zur Herstellung extrem komplexer Geometrien eingesetzt, um den Abgasstrom in Verbrennungsmotoren zu optimieren und die Montagezeit von acht Stunden auf nur eine Stunde zu reduzieren.
- Schwerindustrie und Reparatur: Der vielleicht revolutionärste Anwendungsfall ist die Wartung, Reparatur und Überholung (MRO).
2025 jenseits der Produktion – Auf dem Weg zu einer widerstandsfähigen Fertigung
Mit Blick auf das Jahr 2025 ist klar, dass es bei der hybriden Fertigung nicht nur um die Herstellung besserer Teile geht, sondern um die Schaffung eines intelligenteren, widerstandsfähigeren industriellen Ökosystems. Durch die Möglichkeit der bedarfsgesteuerten Produktion und Reparatur tragen Hybridsysteme zum Schutz vor Unterbrechungen der Lieferketten bei, von denen Hersteller weltweit geplagt sind.
„Es wird erwartet, dass die Marktdynamik durch technologische Verbesserungen bei der Prozesssteuerung, eine erweiterte Materialkompatibilität und eine steigende Nachfrage aus der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung und der Medizintechnik geprägt sein wird, wo Präzision und Leistung von entscheidender Bedeutung sind“, heißt es im aktuellen Marktbericht über hybride additive Fertigungsmaschinen.
Dennoch bleiben die Herausforderungen bestehen. Der größte Engpass ist nicht mehr die Hardwarekosten, sondern die Qualifikationslücke. Die Branche braucht eine neue Generation von Ingenieuren, die die additiven und subtraktiven Technologien beherrschen – und die anspruchsvolle Software, die sie miteinander verbindet.
Eines ist jedoch sicher: Mit der Verschmelzung von Robotik, 3D-Druck und CNC-Bearbeitung zu einem einzigen Arbeitsablauf setzt die hybride Fertigung einen neuen Standard für Flexibilität, Nachhaltigkeit und industrielle Geschwindigkeit. Die ehemals getrennten Werkshallen verschmelzen endlich zur Fabrik der Zukunft.
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Lizenz: Der Text von "Von 10 Wochen auf 72 Stunden: Die Leistungsfähigkeit der Hybridfertigung (3D-Druck und CNC-Bearbeitung)" von All3DP Pro unterliegt der Creative Commons Attribution 4.0 International License.