Soldaten richten eine SPEE3D-Maschine für den 3D-Druck im Feld ein. Bild mit freundlicher Genehmigung von SPEE3D.
Die Idee eines digitalen Teilebestands, aus dem bei Bedarf physische Bauteile entstehen, begeistert Hersteller in vielen Branchen weiterhin.
Weil 3D-Druck von Grund auf dafür geeignet ist, hochkomplexe Komponenten in kleinen Stückzahlen schnell herzustellen, gilt er seit Langem als attraktives Werkzeug zur Umsetzung dieser Idee. Von Dienstleistern wie Replique bis zu größeren Technikunternehmen mit 3D-Druckabteilungen wie Würth gibt es zahlreiche Anbieter, die Kunden beim Aufbau eigener digitaler Bestände unterstützen.
Das überrascht nicht: Digitalisierte Fertigung bietet viele Vorteile, darunter weniger Materialabfall, minimale Lagerkosten und eine höhere Produktivität.
Doch virtuelle Lager gewinnen nicht nur in der Industrie an Bedeutung, sondern auch bei Verantwortlichen im Verteidigungsbereich. Stellen Sie sich eine Einheit vor, die in ihrer Position festsitzt und wegen eines ausgefallenen Fahrzeugs oder defekter Ausrüstung nicht weiterkommt. Wenn keine Zeit bleibt, auf Verstärkung zu warten, könnte ihr Überleben davon abhängen, Ersatzteile vor Ort herzustellen.
Eine Lösung, die für dieses Szenario digitale Bestände, 3D-Druck und Verteidigung verbindet, bietet unter anderem der 3D-Druckerhersteller SPEE3D an. Auf der diesjährigen Formnext sprach ich mit CEO Byron Kennedy darüber, wie sein Unternehmen 3D-Drucker in der Größe von Schiffscontainern in die Versorgungsketten westlicher Streitkräfte bringen möchte, um Ersatzteile bei Bedarf zu produzieren.
CAD-Modell eines Endbauteils für Militärfahrzeuge. Bild mit freundlicher Genehmigung von SPEE3D.
Fertigung direkt am Bedarfsort
SPEE3D hat sich früh als führender Anbieter im entstehenden Bereich des militärischen 3D-Drucks etabliert. Möglich wurde das durch seine proprietäre Kaltgasspritztechnologie, bei der Metallpartikel mit Überschallgeschwindigkeit auf ein Substrat gespritzt werden. Die Geschwindigkeit ist so hoch, dass die kinetische Energie allein die Partikel zu schichtweise aufgebauten Teilen verbindet.
SPEE3D vermarktet die Technologie zwar nicht ausdrücklich als Verteidigungslösung, doch seine Maschinen sind allesamt robuste, leicht transportierbare Drucker. Sie eignen sich für den schnellen Einsatz in schwierigem Gelände. Das hat sie für viele große Streitkräfte zu einer attraktiven Lösung für bedarfsgerechte Fertigung gemacht, unter anderem in den USA, Großbritannien, Australien und sogar in der Ukraine, wo damit inzwischen kritische Teile hergestellt werden.
Kennedy sieht die Nutzung digitalisierter Konstruktionen als großen Vorteil. „Wenn ein Teil im Feld ständig kaputtgeht, kann man es jetzt neu konstruieren und robuster machen“, sagt er. „Es geht nicht nur darum, Gewicht oder Material einzusparen.“ Für ihn ist Design for Additive Manufacturing (DfAM), also die für additive Fertigung ausgelegte Konstruktion, entscheidend, um Schwächen unzuverlässiger Teile zu beheben.
Auch die im Vergleich zu herkömmlichen Technologien einfache Bedienung der SPEE3D-Maschinen könnte nach seiner Einschätzung den Einsatz von Truppen grundlegend verändern. „Angenommen, Sie sind an der Front, auf einem Stützpunkt mitten in der Wüste oder auf See. Dann möchten Sie einfach eine Datei aufrufen, auf Drucken klicken und vielleicht eine Datei zur spanenden Bearbeitung weitergeben. Es geht darum, alles so einfach wie möglich zu machen.“
SPEE3Ds mobile Fertigungseinheit ist für den schnellen Einsatz unter widrigsten Bedingungen ausgelegt. Bild mit freundlicher Genehmigung von SPEE3D.
Einsatzentscheidende Herausforderungen bewältigen
Obwohl die 3D-Drucker seines Unternehmens robuste Endbauteile fertigen, räumt Kennedy Grenzen ein: „Diese Teile werden Sie nicht in eine F-35 [ein Kampfflugzeug] einbauen.“ Die Anforderungen an die Luftfahrtzertifizierung seien so hoch, dass es schlicht nicht praktikabel sei, alle Umgebungsfaktoren vollständig zu kontrollieren, wie es für den Druck im Feld erforderlich wäre.
Stattdessen konzentriert sich SPEE3D auf einsatzentscheidende Teile, die für die Erfüllung einer Mission unerlässlich sind, und auf präzisionskritische Komponenten mit extrem engen Toleranzen, beispielsweise Ventile für Atom-U-Boote. Kennedys Unternehmen hat bereits einen digitalen Bestand aufgebaut, der von Land-Rover-Zylindern bis zu Lichtmaschinenhalterungen reicht. Diese Teile lassen sich nun bei Bedarf herstellen.
Kennedy ist zuversichtlich, dass 3D-Druck künftig noch stärker in militärische Versorgungsketten integriert werden kann. Zwar verfügen Streitkräfte bereits über komplexe Verfahren zur Qualifizierung von Ersatzteilen, räumt er ein. Es gehe jedoch „einfach darum, sich an interne Abläufe anzupassen“ und auftretende Schwierigkeiten mit solider Ingenieurarbeit zu überwinden.
„Die Leute nehmen an, beim anspruchsvollen 3D-Druck drücke man einen Knopf und ein Teil komme heraus. Nein, in jeder Phase ist Ingenieurarbeit nötig“, erklärte Kennedy. „Man muss verstehen, was die Teile tun, wie hoch das Risiko ist, welche Toleranzen gelten und welche Materialeigenschaften erforderlich sind. Also muss weiterhin jedes einzelne Teil konstruktiv durchdacht werden. Abkürzungen gibt es nicht.“
SPEE3Ds mobile Fertigungseinheit am Messestand auf der Formnext 2024. Foto: 3D Mag.
Fertigung bis in die unmittelbare Einsatznähe
Als unser Interview zu Ende geht, gehe ich zur mobilen Fertigungseinheit von SPEE3D hinüber, die uns gegenüber steht. Dieses gewaltige Containersystem kann Teile von 0.9 x 0.7m mit bis zu 40 Kilogramm Gewicht herstellen. Und das ist keine bloße Theorie: Die Technologie befindet sich bereits im Einsatz. Nicht weniger als 13 SPEE3D-Maschinen sind derzeit in der Ukraine aktiv.
Am Messestand erzählt Kennedy von einer kürzlich durchgeführten Übung der US Navy. Dabei sollte das Unternehmen ein Schiffsventil in weniger als 4 Stunden konstruieren, in 3D drucken, behandeln und spanend bearbeiten. SPEE3D schaffte das in nur 3 Stunden und 45 Minuten. Gegenüber bisherigen Lieferzeiten von 2 Wochen bis 6 Monaten ist das eine enorme Verkürzung.
Zusammen mit Feldtests in den USA und im australischen Outback zeigen diese Ergebnisse das anhaltende Potenzial bedarfsgerechten 3D-Drucks im militärischen Bereich. Da derzeit auch die Budgets für Forschung und Entwicklung im Verteidigungssektor stark steigen, scheint SPEE3D gut positioniert, von der wachsenden Nachfrage zu profitieren. Es wird spannend sein, wo das Unternehmen 3D-Druck als Nächstes einsetzt.
Eine mögliche Chance liegt in der Fertigung am „taktischen Rand“, also bei Einheiten in unmittelbarer Kampfnähe. Einem Bericht von DefenseNews zufolge nähert sich die US Army diesem Ziel schrittweise. Kennedy hält sich für sein Unternehmen jedoch mehrere Möglichkeiten offen. Abschließend betont er, dass weiterhin besonders langlebige Teile für Land- und Seeeinsätze im Mittelpunkt stehen, die „unter nahezu allen Bedingungen“ verwendet werden können.
Kaltgasgespritzte 3D-Druckteile am SPEE3D-Stand auf der Formnext 2024. Foto: 3D Mag.
