Das sogenannte „Additive Manufacturing“ wird bereits seit 30 Jahren bei der BMW Group eingesetzt: Nach einzelnen Fahrzeugteilen werden inzwischen auch Werkzeuge und Arbeitshilfsmittel im 3D-Druck produziert. Das bietet in vielen Bereichen unterschiedliche Vorteile – unter anderem bei dem Einsatz von Robotergreifern.

Bereits seit 1991 arbeitet die BMW Group mit 3D-Druckern: Entworfen werden damit Fahrzeugkomponenten für spezielle Modelle, Konzeptfahrzeuge, Prototypen und Renn- wie auch Serienfahrzeuge sowie Hilfsmittel für den Bau und die Produktion in den BMW Werken. Inzwischen entstehen weltweit mehr als 400.000 Teile durch 3D-Druck. Diese Art von Produktion bietet vor allem eine kostengünstige und flexible Lösung für die schnelle Herstellung von notwendigen Einzelteilen. Inzwischen geht der 3D-Druck aber bereits über einzelne Komponenten hinaus – ganze Gerätschaften wurden mittels 3D-Druck hergestellt.

Die BMW Group sieht die Vorteile und den Nutzen und hat sich diesen bereits ausgiebig gewidmet: Am „Additive Manufacturing Campus“ in Oberschleißheim wird die Technologie in Sachen Forschung und Produktion unter einem Dach gebündelt. Allein 2023 entstanden so über 300.000 Teile in Oberschleißheim, mit zusätzlicher Produktion im weltweiten BMW Group Netzwerk.

„Der vermehrte Einsatz von Additive Manufacturing im BMW Group Produktionssystem bringt zahlreiche Vorteile. Wir sind damit zum Beispiel in der Lage, selbst Produktionshilfsmittel und Handling-Greifer zu produzieren, die wir jederzeit individuell an die Bedürfnisse anpassen und dazu gewichtsoptimiert gestalten können. Weniger Gewicht ermöglicht höhere Geschwindigkeiten am Band, verkürzte Taktzeiten und reduzierte Kosten. Außerdem können mittelfristig kleinere Roboter eingesetzt werden, was ebenfalls CO₂‑Emissionen und Kosten verringert“, meint Jens Ertel, Leiter des Additive Manufacturing Campus.

Auch in der Produktion bietet die Möglichkeit des 3D-Drucks weiträumigen Nutzen. Im Leichtbau- und Technologiezentrum in Landshut ist ein Greifer-Element im Einsatz, das in einer Druckzeit von 22 Stunden entstand. Der Greifer wiegt nur 120 Kilogramm und kommt an einer Presse zum Einsatz, die für die Fertigung von CFK-Dächern der BMW M Modelle zuständig ist. Rund 20 Prozent Gewicht wurden dank des 3D-Drucks eingespart, was dazu führt, dass der Robotergreifer sowohl langlebiger als auch belastbarer ist und die Wartungsintervalle der Anlage reduziert sind. Innerhalb des 3D-Druckverfahrens LSP, also Large Scale Printing, können große Bauteile nachhaltiger produziert werden. Die Mischung aus Spritzgussgranulat und recyceltem Kunststoff beziehungsweise CFK-Reststoffen sorgt für einen reduzierten CO₂-Ausstoß von mehr als 60 Prozent bei der Herstellung des Robotergreifers.

Seit 2023 sind neue, noch leichtere Greifer im Einsatz – die bionischen Robotergreifer sind topologisch optimiert und sparen weitere 25 Prozent an Gewicht ein. So ist es möglich, die Erstellung der CFK-Dächer nicht mit drei, sondern mit einem einzigen Greifer abzuwickeln. Die Doppelgreifer werden alle intern im BMW Group Werk Landshut im 3D-Druckverfahren individuell hergestellt.

Auch in anderen BMW Group Werken in Deutschland werden 3D-gedruckte Hilfsmittel im Karosseriebau eingesetzt.  In München beispielsweise arbeiten bionische Robotergreifer, welche die komplette Bodengruppe eines BMW i4 fassen und bewegen können. Die neue Greifergeneration ist in Sachen Gewicht und maximale Traglast noch weiter optimiert – jeder Greifer wiegt in seiner vollständigen Form nur noch etwa 100 Kilogramm, was 30 Prozent leichter als sein Vorgängermodell ist. Die filigrane Struktur ist durch eine Mischung aus Sandguss und Aluminium möglich und lässt sich für Schwerlastroboter einsetzen, die weniger Energie benötigen und so auch die CO₂-Emissionen reduzieren.

Der optimale 3D-Druck benötigt eine detailgenaue Auslegung und Berechnung der Strukturen. Spezielle Softwaretools wie etwa Synera, ehemals Elise, machen es möglich – nach ausgiebiger strategischer Entwicklung durch BMW iVentures wird Synera inzwischen in vielen Bereichen der BMW Group eingesetzt. Die Software optimiert bestehende Prozesse und Berechnungen effizient und erlaubt dadurch den 3D-Druck von bionischen Strukturen mithilfe des hohen Freiheitsgrads beinahe eins zu eins zu dem ausgelegten Design.

Vor allem im Additive Manufacturing Campus in Oberschleißheim wird die Software noch weiter verbessert. Ein Team aus Design- und Konstruktionsspezialisten vergleicht verschiedene Softwares und entdeckt dabei weitere Optimierungspotenziale. Auch für die BMW 3D-Drucker, welche die Robotergreifer herstellen, wurden Lösungen entwickelt, um die Konstruktion der Materialstruktur zu automatisieren und so gezielter und damit schneller drucken zu können.

Erfahren Sie hier mehr über die Produktion und deren Entwicklung in den BMW Group Werken.