Additive Fertigung (AM), gemeinhin auch als 3D-Druck bezeichnet, verändert zunehmend, wie wir Produkte konstruieren und herstellen. In den Anfängen noch überwiegend zur Prototypenfertigung eingesetzt, gibt es heute eine Vielzahl an Anwendungen für die Serienfertigung, und es werden täglich mehr.

Der Ausbau von 3D-Druckfarmen, die Weiterentwicklung der Druckqualitäten, Produktionsgeschwindigkeiten sowie Materialeigenschaften eröffnen ein weites Feld an Einsatzmöglichkeiten von AM in der Serienfertigung.

Für uns als Designer und Ingenieure bedeutet dies nicht weniger als ein komplettes Umdenken darüber, wie wir Dinge entwickeln und gestalten. Seit je her entwerfen wir Produkte für die industrielle Fertigung und berücksichtigen die spezifischen Anforderungen der unterschiedlichen Herstellungsverfahren. Ziel dabei ist es, die Besonderheiten des jeweiligen Verfahrens bestmöglich auszuschöpfen und in den Entwicklungsprozess zu integrieren. So auch bei AM.

Leichtbau, Funktionsintegration und Mass Customization (Individualisierung von Serienprodukten), sowie eine neue gestalterische Freiheit durch die werkzeuglose Fertigung sind nur einige der vielen Vorteile, die sich durch „Design for Additive Manufacturing“ (DfAM) im Vergleich zu etablierten Verfahren erzielen lassen. Dem gegenüber steht auch eine Vielzahl an zusätzlichen Einschränkungen, die in der Euphorie des Neuen oft vernachlässigt werden. Umso mehr ist es die Aufgabe der Designer und Konstrukteure, die Anforderungen zu verinnerlichen und in validierte Prozesse zu überführen.

Ein bedeutendes Werkzeug des DfAM ist die Topologieoptimierung als Teil des generativen Designs. Basierend auf definierten Kräften und vorgegebenen Knotenpunkten generiert eine Software die erforderlichen Geometrien, die beim minimalen Materialeinsatz die bestmögliche Stabilität des Bauteils erzielen. Die dabei entstehenden organischen Formen erinnern oft an Knochenstrukturen, die sich bevorzugt im 3D-Druckverfahren realisieren lassen. Der Einfluss auf die formalen Aspekte der computergenerierten Formen ist hierbei begrenzt. Zwar werden dem Anwender verschiedene Varianten präsentiert, jedoch spricht das Ergebnis eine immer gleiche formale Sprache.

Dadurch entsteht eine gewisse Ästhetik des Pragmatismus. Die Software wird zum Gestalter und der Konstrukteur beruft sich auf die optimierten Eigenschaften des Bauteils. Aus unserer Sicht als Designer fehlt jedoch der Einfluss einer gestalterischen Kompetenz. Dort wollen wir ansetzen und sehen uns in der Pflicht, auch bei den scheinbar automatisierten generativen Prozessen die Gestaltung nicht allein einem Algorithmus zu überlassen. Wie schon bei bestehenden Entwicklungsprozessen gilt es, die technischen Anforderungen zu berücksichtigen und diese in Einklang mit den vielschichtigen Ansprüchen von Mensch und Marke zu bringen. Dazu nutzen wir die technologischen Vorteile der computergenerierten Formen und binden sie in unseren Gestaltungsprozess ein. Nur so können ganzheitlich gestaltete Produkte entstehen und es kann sichergestellt werden, dass die Designqualität gegeben ist.

Als Showcase für unsere Kompetenz im „Design for Additive Manufacturing“ haben wir dem „FLaPPyBot“ (Fiber Layup Laser Powered Productivity Robot) des DLR ein Redesign verpasst.