Dassault Systemes und APWorks kooperieren: Branchenlösung für die Luft- und Raumfahrtindustrie
Dassault Systemes und die Airbus APWorks GmbH haben kürzlich eine enge Zusammenarbeit in Bezug auf den metallischen 3D-Druck bekannt gegeben. Ziel ist es, Bauteile für die Luft- und Raumfahrt einfacher, sicherer und effizienter zu entwerfen und zu produzieren. Dies war der Anlass für das folgende CAD.de/NL Interview mit Angela Grünewald und Sven Lauxmann, Marketingleiter und Mitarbeiterin bei APWorks.
CAD.de/NL: Frau Grünewald, wann wurde APWorks gegründet und mit welchem Ziel?
Grünewald: APWorks wurde Mitte 2013 gegründet. Damals aus einer Airbus-Initiative heraus, Airbus Nursery. Wie der Name schon sagt, ein „Kindergarten“ zum Großziehen von Technischen Ideen, die es innerhalb von Airbus entwickelt wurden. Dazu sind eigene Unternehmen gegründet worden, um die Ideen weiter zu entwickeln und allgemein für die Industrie zur Verfügung zu stellen.
Die Idee bei APWorks war es, eine kleine, agile Einheit zu haben, die am Markt schnell und innovativ auf Kundenwünsche bezüglich 3D-Druck reagieren kann.
Damals fing es also an mit dem 3D-Druck, und nachdem es bei Airbus auch Entwicklungen gab in Richtung Material, diese Themen einer eigen Firma gebündelt.
Nachdem die Teileproduktion bei Airbus auch nicht zum Kerngeschäft gehört, war es nur logisch, den 3D-Druck als Fertigungsmethode, mit all seinen vor-und nachgelagerten Prozessen, wie Design und Optimierung, in eine eigene Firma zu geben. Und so kam es dann eben zu der Ausgründung 2013.
 Der Light Rider, ein Beispiel welches zeigt, was mit neuen Materialien und Design-Optimierung in Sachen Leichtbau möglich ist.
Und das Material war schon entwickelt und Sie haben es sozusagen in die Wiege gelegt bekommen?
Grünewald: Das Material war schon entwickelt. Man spricht in der Luftfahrt vom TRL Level, also Technology Readyness Level, und das Material, über das wir hier sprechen, „Scalmalloy“, gab es schon, aber es war noch nicht für die Serienfertigung geeignet. Es gab zwar die ersten Versuche und man hat gesehen, dass es gerade im 3D-Druck sehr gute Eigenschaften hervorbringt, eben durch die Prozesse dort. Dann kamen wir ins Spiel und haben Scalmalloy mit Airbus gemeinsam soweit entwickelt, dass die reproduzierbare Herstellung möglich ist und wir entsprechende Teile auch verkaufen können.
Also den zweiten Teil der Industrialisierung haben wir zusammen mit Airbus gemacht. Mittlerweile liegt auch das Patent bei uns. Wir kümmern uns jetzt ebenfalls um die Weiterentwicklung der Parameter für den Druck.
Welche besonderen Eigenschaften hat Scalmalloy?
Grünewald: Scalmalloy ist eine der jüngsten Materialentwicklungen von Airbus, mit einer außergewöhnlich hohen Dauerfestigkeit und Zähigkeit. Es vereint das geringe Gewicht von Aluminium mit nahezu der Festigkeit von Titan. Die Zugfestigkeit liegt bei 520 N/mm2.
Die Eigenschaften, die das Material am fertigen Teil zeigt, resultieren u. a. aus dem 3D-Druckverfahren. Das schnelle Aufheizen und das schnelle Abkühlen werden genutzt, um die besonderen Eigenschaften zu generieren.
Die Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung erhält somit eine besondere Mikrostruktur, aus der wiederum die sehr hohe Festigkeit und die sehr hohe Duktilität resultieren. Diese Kombination der Eigenschaften macht das Material für viele Branchen besonders interessant.
 Die Informationsgeber bei APWorks,
Angela Grünewald (rechts) und Sven Lauxmann, Marketingleiter und Mitarbeiterin bei APWorks.
Zunächst zurück zum Unternehmen: Was waren die wichtigsten Meilensteine seither?
Grünewald: Der erste wichtige Meilenstein war es, externe Kunden zu gewinnen und mit diesen Projekte erfolgreich abzuschließen, so dass Referenzen entstanden. Leider durften und dürfen wir über die meisten Projekte nicht sprechen, weil sie in Bereichen angesiedelt sind, wo Vertraulichkeit eine sehr hohe Priorität hat.
Darum haben wir uns für ein eigenes Projekt entschieden, das war unser Motorrad, der „Light Rider“, eine Maschine, die mit Motor nicht mehr als 35 kg wiegt. Es sollte uns nach außen repräsentieren und zeigen wofür wir stehen.
Und das wäre?
Grünewald: Wir stehen dafür, dass sich die von uns optimierten Bauteile für den Kunden wirtschaftlich rechnen und von uns auch im 3D-Druck produziert werden. Alles immer mit dem Blick auf eine letztendliche Serienproduktion von 3D gedruckten Bauteilen.
Letztlich bekommt der Kunde, wenn er es denn will, eine Kombination aus Konstruktion, beziehungsweise Optimierung, Material und 3D-Druck.
Um das genau zeigen zu können, haben wir das Motorrad aufgelegt. Motorräder sind traditionell etwas sehr Schweres. Eine leistungsfähige Maschine kann ein Mann kaum allein vom Boden aufheben. Also hier haben wir nun „angefasst“ mit unserem neuen Material, mit einer Gestaltungsoptimierung und dem 3D-Druck. Herausgekommen ist ein Motorrad, welches nur noch 35 kg wiegt. Dazu wurden die Möglichkeiten des 3D-Drucks noch weiter ausgenutzt, z. B. indem die Kabelkanäle nach innen in die Struktur verlegt worden sind.
Sind davon inzwischen Stückzahlen produziert worden, von 50 Exemplaren war die Rede?
Grünewald: Wir haben 50 Stück geplant, sind aber noch nicht in die weitere Produktion eingetreten. Mit einem geeigneten Partner diskutieren wir gerade die Machbarkeit. Jedoch, die Vorbesteller für die 50 Motorräder sind da und der Absatz als solches wäre nicht das Problem. APWorks selbst ist aber auch mit dem Motorrad als Vorzeigeobjekt und Technologieplattform zufrieden.
Wir waren noch bei den Meilensteinen. Der erste war also Referenzen schaffen...
...der nächste ist tatsächlich jetzt zu sehen, in welchen Projekten Bauteile von uns mit drin sind: Sei es die Formel 1, wo wir bereits von der FIA zugelassene Bauteile haben, oder dass man bei Airbus nun unser Material mit in die Produktionsplanung nimmt. Auch kann erwähnt werden, dass Bauteile von uns schon in Prototypen von Satelliten ihren Dienst tun.
Ein weiterer Schritt oder Meilenstein ist die konsequente Digitalisierung hier bei uns selbst.
 APWorks arbeitet mit der MetalFAB1 von Additive Industries, der ersten Maschine, die auf Serienfertigung ausgelegt ist.
Wie hat sich unterdessen Ihr Unternehmen selbst weiterentwickelt- Mitarbeiter, Branchen, Märkte?
Grünewald: Wir haben derzeit rund 20 Mitarbeiter. Von den Branchen her spielt natürlich die Luft- und Raumfahrt eine große Rolle, dann ist der Automobilbereich sehr wichtig - wir haben schon viele Bauteile z. B. in Rennwagen verbaut, von der Formel 1 bis zur DTM, darüber hinaus machen wir sehr viel für die Roboter-Industrie, nicht zu vergessen der Maschinenbau. Dort wird viel getan, wenn es um schnelllaufende Mechanismen geht. Die kommen konventionell an ihre Grenzen: Gewicht und Festigkeit diktieren gewisse Bewegungsgrenzen, die wir mit neuen Materialien, Gestaltungsoptimierung und 3D-Druck auflösen können.
Ganz platt formuliert: Ist der Hebel leichter, kann er sich schneller bewegen.
Grünewald: Genau so ist es.
Wie schaut es mit den regionalen Märkten aus?
Grünewald: Der Fokus ist derzeit ganz klar auf Europa gerichtet. Für die Zukunft sehen wir aber u. a. auch Amerika als wichtigen Markt und haben dort bereits einen Mitarbeiter sitzen.
Welche Art von 3D-Druckern setzen Sie ein?
Grünewald: Wir arbeiten mit Standard-Druckern. Zum einen setzen wir Maschinen von EOS ein, die M 290 und die M 400. Und wir haben zudem die allererste Anlage von Additive Industries hier stehen. Das ist die produktivste Anlage, die man im Moment bekommt. Dies wiederum liegt daran, dass sie mehrere Prozessschritte in einem kombiniert und automatisiert ablaufen lässt.
Alle Anlagen sind für uns von der Steuerungsseite offen, so dass wir eine Parameteroptimierung für den Druckprozess vornehmen können. Darin liegt ein guter Teil unseres Knowhows.
 Additiv gefertigte Vorderwagenstruktur eines VW Caddy.
Alle Maschinen arbeiten wahrscheinlich auf dem gleichen Grundprinzip: Metallpulver wird schichtweise aufgetragen und von einem Laserstrahl verschmolzen?
Grünewald: Ja, so ist es. Bei allen unseren Maschinen kommt das selektive Lasersintern zum Einsatz.
Außer Ihrem eigenen Material, welche anderen Materialien verarbeiten Sie noch?
Grünewald: Wir arbeiten sonst noch mit einer Titanlegierung und weiterhin mit unterschiedlichen Stählen, welche z. B. im Werkzeugbau unabdingbar sind. Wenn andere Werkstoffe gewünscht werden, können wir den Kunden über unser Partnerunternetzwerk helfen.
Können Sie etwas zu Lieferzeiten sagen?
Grünewald: Grundsätzlich kann man sagen, dass die Lieferzeit kürzer ist, als in der konventionellen Fertigung mit Formen und Werkzeugen. Es ist aber schwer zu sagen, ob wir für die Umsetzung eines Teils eine oder zwei Wochen brauchen. Es hängt von der Bauteilgeometrie ab und von der Maschinenauslastung. Wir können sagen, dass ein Baujob zwischen einem Tag oder sieben Tagen dauern kann. Wenn also heute ein Kunde mit einer 3D-Geometrie kommt, hat er im besten Fall das Teil eine Woche später auf dem Tisch liegen.
Das ist schnell...
...ja und es reduziert die Entwicklungszyklen bei den Kunden drastisch.
Welche Software setzen Sie denn ein? Alles Catia oder was?
Grünewald: Tatsächlich wird sehr viel Catia im CAD-Bereich eingesetzt, und zwar in der Catia-Version V5. Dazu kommen viele weitere Pakete, z. B. für die Simulation, ein gewisser Schwerpunkt liegt auch bei der Software von Altair.
Kommen wir nun näher zu der Kooperation mit Dassault Systèmes. Um was geht es genau?
Lauxmann: Wir haben vereinbart, dass die 3D-Experience Plattform von Dassault Systèmes, mit Hilfe unseres Wissens über den metallischen 3D-Druck, erweitert wird. Es geht um eine Erweiterung, für eine virtuelle Validierung des gesamten Prozesses der additiven Fertigung - vom Design bis zur Produktion.
Wir liefern die Expertise darüber, was die Kunden brauchen, um ein Teil optimal für den 3D-Druck zu konstruieren, inklusive Simulation und Vorbereitung für den Druck selbst.
Dazu gehört ebenso der Aufbau von entsprechenden Trainings.
 Scallmalloy, duktil wie Titan, leicht wie Aluminium.
Also die Kooperation umfasst technische Inputs von APWorks, eine dementsprechende Erweiterung der 3D-Experience Plattform und Ausbildung für die Kunden?
Lauxmann: Das ist korrekt. Was wir noch nicht endgültig festgelegt haben, ist ob es auch Funktionen geben wird, die ein Bauteil automatisiert kostenmäßig bewerten. Also dabei würde ein Kunde sein Bauteil hochladen und bekäme dann umgehend einen Preis zurück.
Was gibt es für Zeithorizonte? Wann startet das Projekt oder ist es schon gestartet?
Lauxmann: Das Projekt ist schon gestartet und es soll bis Mitte 2018 zu Ergebnissen führen.
Und die Ergebnisse stehen letztlich allen Catia-Anwendern zur Verfügung?
Lauxmann: Im Prinzip wäre das möglich, wie Dassault Systèmes bezüglich der Vermarktung aber vorgehen wird, liegt in deren Hand.
Wenn sich aufgrund des Interviews jemand für diese Sache näher interessieren würde, an wen kann er sich wenden?
Lauxmann: Bei uns im Hause wäre es der Technische Leiter.
Können Sie am Ende noch etwas zu Zukunftsaspekten sagen?
Lauxmann: Kommende Generationen von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt werden wesentlich häufiger als heute der additiven Fertigung entstammen. Die meisten Vorteile wurden hier ja schon angesprochen: Es werden wesentlich raffiniertere Designs möglich, als konventionell, hochleistungsfähige Werkstoffe lassen sich gut verarbeiten und in Zukunft erwarten wir auch noch größere und schnellere Maschinen. Ebenso werden die Softwarepakete, die im Engineering für 3D-Druck-Teile gebraucht werden, noch leistungsfähiger werden, bis ggf. hin zu Automatismen.
Dass der 3D-Druck die konventionelle Fertigung komplett ersetzen wird, sehe ich derzeit nicht - es geht eher um Ergänzung. Aber dass die konventionelle Produktion etwas abgeben muss, ist ebenso klar.
Frau Grünewald, Herr Lauxmann, vielen Dank für das Gespräch.
www.3ds.com/de
www.apworks.de
- Karl Obermann -
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