Wie wird die additive Fertigung in der Verteidigungsindustrie eingesetzt?
Im Militär sind Flexibilität und Innovation der Schlüssel für erfolgreiche Einsätze weltweit. Tatsächlich ist eines der prägnantesten Merkmale des Militärs die Schnelligkeit, mit der es agieren kann. Schnelligkeit und die Fähigkeit, sich ständig zu verändern, können den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg im Einsatz ausmachen. Aus diesem Grund ist der Verteidigungssektor ständig auf der Suche nach Verbesserungsmöglichkeiten der so genannten „Einsatzbereitschaft“. Unter anderem mit Hilfe der additiven Fertigung.
Der weltweite Markt für additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungssektor wird im Jahr 2022 auf rund 2,76 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2032 auf rund 17,9 Milliarden US-Dollar ansteigen. Laut Inkwood Research wächst der Markt mit einer CAGR-Rate von 20,48 %. Doch wie ist der aktuelle Stand der additiven Fertigung im Verteidigungsbereich? Wie hat sie sich entwickelt und welche Hindernisse stehen ihr noch im Weg? Wir haben einen genaueren Blick darauf geworfen.
Staatliche Maßnahmen für 3D-Druck-Technologien im Militär
Die Vereinigten Staaten
Die Nutzung von 3D-Druck-Technologien im Militärsektor wird sowohl auf nationaler, als auch auf internationaler Ebene von Regierungen vorangetragen. Als Beispiel lässt sich hier einer der ersten und immer noch eifrigsten Verfechter des 3D Drucks in der nationalen Verteidigung anbringen: das US-Verteidigungsministerium (DOD).
Die amerikanischen Streitkräfte, bestehend aus Heer, Marine, Luftwaffe, Marineinfanterie und Raumfahrtkorps, sind derzeit das drittgrößte Militär der Welt und befehligten im Jahr 2024 rund 1 328 000 aktive Soldaten. Die zwei größten Streitkräfte der Welt finden sich in der Volksrepublik China und Indien – im Vergleich zu den Vereinigten Staaten, haben diese Länder eine weit höhere Bevölkerungszahl. Prozentual gesehen macht das US-Militär jedoch einen viel größeren Anteil der Bevölkerung und des Staatshaushaltes aus, als in China oder Indien. Die Kriege, in denen die USA derzeit verwickelt sind, machen die Notwendigkeit eines starken Militärs in den Augen der Amerikanischen Regierung noch umso wichtiger.
Für dieses Ziel setzt das US-Verteidigungsministerium auf Flexibilität und Innovation – beides Schlüsselqualifikationen der additiven Fertigung. Im Januar 2021 führte dies zu einer eigens formulierten additiven Fertigung Strategie des Ministeriums. Auch die Ankündigung der Regierung unter Biden im Mai 2022, AM mit der „AM Forward Initiative“ zu integrieren, stärkte die Strategie noch weiter. Die Ergebnisse dieser Initiativen sehen wir nun in der verstärkten Nutzung von AM in allen Militärsektoren und der Nutzung der Technologien in unterschiedlichen Übungen.
Ein amerikanischer Soldat bei der Nutzung eines 3D-Druckers (Bild: Cpl. Bernadette Wildes/31st Marine Expeditionary Unit)
Die Additive Manufacturing Strategie des Verteidigungsministeriums ist ziemlich lang und lässt sich unmöglich in einem einzigen Artikel zusammenfassen. Aber im Wesentlichen wird darin dargelegt, warum und wie die additive Fertigung in das breitere amerikanische Verteidigungssystem aufgenommen werden sollte. Insbesondere werden in der Strategie drei Hauptaspekte skizziert, durch die der Einsatz des 3D-Drucks mit der allgemeinen Mission des Verteidigungsministeriums in Einklang gebracht werden kann: Modernisierung der nationalen Verteidigungssysteme; Erhöhung der Materialverfügbarkeit durch schnelles Prototyping und die Produktion von Direktteilen, wodurch auch das Risiko veralteter Hardware verringert wird; und natürlich die Möglichkeit für die Streitkräfte, dank der enormen Möglichkeiten der additiven Fertigung innovative Lösungen auf dem Schlachtfeld einzusetzen.
Dies soll durch fünf strategische Ziele erreicht werden. Nämlich die Integration von AM in das DoD und die industrielle Verteidigungsbasis, die Abstimmung von AM-Aktivitäten im DoD und mit externen Partnern, die Förderung des flexiblen Einsatzes von AM, die Erweiterung der AM-Kenntnisse und die Sicherung des AM-Workflows. Durch diese Maßnahmen hofft das Verteidigungsministerium, die Vorteile der Einführung des 3D-Drucks nicht nur für sich selbst, sondern auch für seine Verbündeten zu nutzen. Dazu gehört auch, dass Schulungen für die Technologien leichter zugänglich gemacht werden, sowie die erhöhte Sicherung von Daten von Bau- und Ersatzteilen.
Robert Gold, ehemaliger Direktor der Industriellen Militärbasis für Technology Manufacturing (TMBID) in STP&E, OUSD (R&D), erläuterte die Bedeutung dieser Strategie in einem offiziellen Schreiben des Verteidigungsministeriums: „Die additive Fertigung bietet dem Verteidigungsministerium eine noch nie dagewesene Flexibilität in der Lieferkette und versetzt unsere Entwickler in die Lage, die technologische Vorherrschaft für unsere Streitkräfte aufrechtzuerhalten. Diese Strategie stellt sicher, dass das Verteidigungsministerium den größtmöglichen Nutzen aus der AM-Technologie zieht, indem es seine AM-Aktivitäten strukturiert, die Finanzierungsmöglichkeiten aufeinander abstimmt und die AM-Implementierungsbemühungen verbessert – all dies mit dem Ziel, die Einsatzbereitschaft unserer Soldaten zu erhöhen.“
Wie bereits erwähnt können wir seit Beginn der DOD Strategie 2021 die Resultate beobachten. So sind die direkten Ausgaben des DoD für AM von 300 Mio. USD im Jahr 2023 auf 800 Mio. USD im Jahr 2024 gestiegen. Es wird erwartet, dass diese Ausgaben bis 2030 weiter auf schätzungsweise 2,6 Mrd. USD ansteigen werden. Auch wurden neue Projekte in allen anderen Bereichen des Militärs eingeführt. Dazu gehören kritische U-Boot-Komponenten, 3D-gedruckte Raketen durch die US-Luftwaffe, Apache-Hubschrauber, 3D-Metalldrucker an Bord von Schiffen der US-Marine, 3D-Druck für Waffensysteme, Drohnen zur Unterstützung auf dem Schlachtfeld und sogar Kasernen.
William LaPlante, ehemaliger Unterstaatssekretär für Beschaffung und Instandhaltung, erläuterte in einer Podiumsdiskussion auf der Air and Space Forces Association’s Air, Space and Cyber in 2023 weiter: „Additive Fertigung wird zur Herstellung von Teilen in Flugzeugtriebwerken verwendet; Automobilhersteller nutzen sie für einsatzkritische Teile. Das Interessante daran ist nicht nur, dass man Dinge schneller machen kann, sondern auch, dass man Dinge herstellen kann, die wir sonst nicht hätten herstellen können. Und was passiert – und wir sehen es in der Ukraine – ist, dass es auch die Art und Weise verändert, wie Instandhaltungen durchgeführt werden. Wenn man die additive Fertigung einsetzt und mit [digitaler Ingenieurskunst] erweitert, kann Magie entstehen. Das geschieht gerade in der kommerziellen Raumfahrt, wo [Raumfahrtentwicklungsagenturen] innerhalb von drei Jahren von der Entwurfsphase zur Produktion übergehen und in die Umlaufbahn gelangen.“
Das Vereinigte Königreich
Auch das Verteidigungsministerium Großbritanniens (MoD) hat eigene Pläne für die Einbindung der Vorteile der additiven Fertigung veröffentlicht. Diese wurden in mehreren Stufen erreicht, zuerst muss hier jedoch das Framework für Additive Fertigung (AdM) der britischen Regierung genauer dargestellt werden.
Ähnlich zu der Additiven Fertigung Strategie des DoD adoptiert das AdM nicht nur 3D-Druck, um dessen Vorteile in Militärapplikationen einzubringen. Untersuchungen zu möglichen Gründen einer Hinderung der Adoption der additiven Fertigung von Regierung und Industriepartner wurden ebenfalls in die Wege geleitet. Zu diesem Zweck hat die Organisation Defense Equipment & Support (DE & S) des Verteidigungsministeriums bereits im April 2023 Aufträge an fünf solcher Industriepartner vergeben.
Auch wenn das Framework für Additive Fertigung noch nicht lang existiert, so kann man schone erste Ergebnisse beobachten. Im Jahr 2022 rief die Regierung das Projekt TAMPA ins Leben, das speziell auf die Förderung der additiven Fertigung von Metallen abzielt. Hier werden Unternehmen gesucht, mit denen die Regierung Aufträge abwickeln und somit zur Beschleunigung der „Reife der additiven Fertigungstechnologie“ beitragen kann. In der Projektbeschreibung wird insbesondere auf die Notwendigkeit hingewiesen, übermäßige Vorlaufzeiten durch eine Verbesserung der gesamten Lieferkette, insbesondere für veraltete Teile, zu verringern.
Ein britischer Soldat entnimmt ein 3D gedrucktes Bauteil einem 3D-Drucker (Bild: MOD Crown)
AM wird im britischen Militär jedoch schon seit einiger Zeit genutzt. So erklärt Alexander Champion, ein Ingenieur für additive Fertigung im Verteidigungsministerium: „Das Verteidigungsministerium hat in den letzten zehn Jahren mehrere AM-Versuche durchgeführt. Derzeit prüft es die Einführung der additiven Fertigung als Teil eines umfassenderen Werkzeugsatzes für die fortschrittliche Fertigung. Für die britische Armee werden im Jahr 2019 auf Youtube Videos erscheinen, in denen die Royal Engineers der britischen Armee Sanitärarmaturen für Krankenhäuser im Südsudan in 3D drucken. Aufgrund dieses Erfolges arbeiten die REME an der Einführung von Metall-AM. Kürzlich hat auch die 71 Inspection and Repair Squadron der RAF eine Metallpulveranlage gebaut.“
Er stellt weiter fest, dass das Projekt TAMPA ein direktes Ergebnis des bisherigen Erfolgs der Regierung mit der additiven Fertigung ist, und fügt hinzu: „Dieses Projekt arbeitet mit Thales, RBSL, Babcock und NP Aerospace zusammen, um die Herstellung und den Einbau von 3D-gedruckten Teilen durch Verteidigungshersteller zu beschleunigen. Im Rahmen des Projekts hat die Industrie immer komplexere Metallteile gedruckt und diese in Militärfahrzeuge eingebaut. Dies hat dazu beigetragen, künftige Entscheidungsträger im Verteidigungsministerium darüber zu informieren, wie ein Umfeld geschaffen werden kann, in dem die additive Fertigung von Bauteilen zum ‚Business as usual‘ wird.“
Darüber hinaus hat der Erfolg des Projekts TAMPA auch das Vereinigte Königreich dazu veranlasst, mit Spiral 3 weiter in die additive Fertigung zu investieren. Mit diesem Projekt soll die Einführung von AM in der gesamten Lieferkette des Verteidigungssektors beschleunigt werden, indem die Verfügbarkeit von AM-Ausrüstung im gesamten Verteidigungsministerium verbessert und das Verständnis für AM zwischen dem US-Verteidigungsministerium und den Lieferanten des britischen Verteidigungsministeriums verbessert wird.
Deutschland
Der Einsatz von 3D-Druck Technologien in der Bundeswehr wird schon seit dem Jahr 2016 vorangetrieben. Gründe für die gewünschte Integration sind ähnlich wie in den USA oder Großbritannien: der 3D-Druck erfordert keine speziellen Produktionsstätten der Hersteller, Ersatzteile können lokal bedarfsgerecht gefertigt werden und das Ersatzteilmanagement soll dank der Nutzung des 3D-Drucks zielgerichtet verbessert werden. Logistik und Lieferketten sollen durch die Technologie sinnvoll ergänzt werden.
Offiziell wurde im Jahr 2021 von Seiten des BMVg bekannt gegeben, dass der 3D-Druck aktiv in die Bundeswehr integriert werde soll. Eigene Produktionskapazitäten sollten zwar nur in Ausnahmesituationen geschaffen werden, doch Industriepartner sollten mit 3D-Drucken beauftragt werden. Zum jetzigen Zeitpunkt dreht sich die Nutzung der additiven Fertigung in der Bundeswehr jedoch einigen Kontroversen entgegen.
Die Ausbildung in der Marine beinhaltet Kurse zur additiven Fertigung, wie hier zu sehen ist (Bild: Bundeswehr)
Der Bundesrechnungshof kritisiert in seinem Bericht Nr. 28 die unzureichende Nutzung von 3D-Drucktechnologien durch die Bundeswehr. Trotz Investitionen in Millionenhöhe fehlen entscheidende Voraussetzungen wie Konstruktionsdaten und Fertigungsrechte für Ersatzteile. Obwohl die Bundeswehr den 3D-Druck als Mittel zur Verbesserung der Einsatzbereitschaft und Reduzierung logistischer Aufwände identifiziert hat, wird diese Technologie bislang nicht effektiv in Beschaffungsverträge integriert. Ohne klare Vorgaben, messbare Ziele und eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie bleibt das Potenzial des 3D-Drucks weitgehend ungenutzt. Der Bundesrechnungshof fordert daher eine klare strategische Linie für jegliche weiteren Vorgehen.
Eine Stellungnahme der Bundeswehr bezeichnet den 3D-Druck als disruptive Technologie, deren Einführung in die Prozesse des Militärs noch in der Pilotphase steckte. Demnach ist es laut Aussagen des Heers zu früh, um messbare und nachhaltige Auswirkungen auf das Gesamtsystem der Bundeswehr zu sehen. Anders als zu Beginn geplant, stattete sich die Bundeswehr demzufolge mit einer entsprechenden Anzahl an Druckern aus, um eine Anfangsbefähigung im 3D-Druck zu erreichen. Marine, Streitkräfte und Luftwaffe hätten laut dem Statement bereits einzelne Ersatzteile aus Kunststoff gedruckt. Auch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern sei bereits etabliert. Nächste Schritte werden in die Integration von Metall-3D-Druck Technologien geplant. Eine vollständige Einführung des 3D-Drucks soll im Jahr 2030 erfolgen.
Andere Bespiele aus der ganzen Welt
Obwohl spezifische Beispiele besonders in den Vereinigten Staaten und Großbritannien zu finden sind, haben auch andere Regierungen verschiedene Projekte gestartet, um die additive Fertigung in ihre Verteidigung zu integrieren. Die australische Firma SPEE3D und deren Kooperation mit dem australischen Militär ist hier wohl das beste Beispiel.
SPEE3D nutzt als eines der wenigen Unternehmen die additive Fertigung durch Kaltgießen. Diese Metalltechnologie zeichnet sich durch ihre Schnelligkeit und Vielseitigkeit aus, insbesondere im Hinblick auf die Materialauswahl. Das hat sie für das australische (und auch das amerikanische) Militär zu einer attraktiven Option gemacht. Beide Partner haben bei einer Reihe von Projekten zusammengearbeitet, darunter Tests zum Druck von Ersatzteilen für bewaffnete Fahrzeuge sowie der Aufbau eines Teams für die additive Fertigung für die australische Armee.
Auch in Europa spielt die additive Fertigung im Verteidigungsbereich eine immer größere Rolle. Die europäische Verteidigungsagentur förderte eine Studie zum Thema, wie die additive Fertigung die Verteidigungsfähigkeiten verbessern könnte. In dem Bericht nennt die Agentur insbesondere „Mobilität, Nachhaltigkeit, Sicherstellung der Verfügbarkeit, Effekte und Schutzmaßnahmen, z. B. durch Vor-Ort- und On-Demand-Reparatur und -Wartung vor Ort, Verringerung des logistischen Aufwands bei Einsätzen und Verbesserung der Nachhaltigkeit bei der Kriegsführung und bei friedenserhaltenden Missionen“ als Schlüsselanwendungen.
Das EDA arbeitet daran, additive Fertigung in ihre Prozesse zu integrieren (Bild: EDA)
Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse der Studie, dass die technischen Möglichkeiten für die verschiedenen additiven Fertigungstechnologien breit gefächert sind und somit ein erhebliches Potenzial für den Verteidigungsbereich darstellen. Champion erkannte die zunehmende Nutzung von AM ebenfalls an und kommentierte: „Auch außerhalb des britischen Verteidigungsministeriums ist es klar, dass unsere NATO-Verbündeten ein erhebliches Interesse daran haben, ihre Fähigkeiten im Bereich der additiven Fertigung zu erweitern. Das britische Verteidigungsministerium hat daher bereits an mehreren militärischen Übungen teilgenommen, um die Nutzung der Technologie mit Ländern wie Frankreich, den Niederlanden, den USA und Australien besser zu koordinieren und abzustimmen. In Zukunft könnte dies dazu beitragen, ein neues globales Versorgungsnetz zu erschließen, bei dem Teile am oder in der Nähe des Bedarfsortes von der Industrie, dem britischen Militär oder einem NATO-Nachbarn gedruckt werden können.“
Auch China scheint in die 3D-Technologie zu investieren. Nachdem im vergangenen Jahr bekannt wurde, dass Taiwan 3D-Druck für Drohnen einsetzt, wurde bekannt, dass auch die chinesische Volksbefreiungsarmee (PLA) 3D-Druck einsetzt. Genauer gesagt hat die PLA AM eingesetzt, um die Fernwartung von Waffen zu testen, indem sie 3D-gedruckte Teile per Drohne lieferte – ein Trend, der sich vermutlich fortsetzen wird.
Wie wird die additive Fertigung in der Verteidigungsindustrie genutzt?
Mit dem Wissen, dass additive Fertigung eine immer wichtigere Rolle im Verteidigungssektor spielt, ist es nun ebenso wichtig, die bestimmten Technologien genauer herauszustellen. Aufgrund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologien werden natürlich auch viele verschiedene Materialien verwendet, darunter Metalle, Verbundwerkstoffe und Kunststoffe. Im Folgenden werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Arten der additiven Fertigung und ihrer Verwendung.
3D-Druck mit Verbundwerkstoffen
Verbundwerkstoffe sind vielerorts für ihre Leichtigkeit und Stärke beliebt. Sie bestehen aus zwei oder mehr „Ausgangsmaterialien“. Besonders in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, in denen leichte Materialien von immenser Bedeutung sind, haben Verbundwerkstoffe schnell Anklang gefunden. Dies spielt natürlich auch im Verteidigungssektor eine große Rolle.
Verbundwerkstoffe können zum Beispiel für die Herstellung von Helmen, Waffen, Elektro- und Ersatzbauteilen und vielem mehr genutzt werden. Die Luftwaffe nutzt Verbundwerkstoffe inzwischen auf ähnliche Weise wie die Luftfahrt. Nämlich für die Herstellung von Ersatzteilen und die Wiederherstellung veralteter Teile für alte Kampfjets wie die B-52, die riesige C-5M Super Galaxy und den B-2 Stealth Bomber. Beide haben den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen als eine Möglichkeit ins Auge gefasst, Werkzeuge zu erleichtern und ihren Produkten buchstäblich eine Last abzunehmen.
3D-Druck mit Metall
Der 3D-Metall-Druck erfährt zurzeit das größte Wachstum im Verteidigungssektor. Dies kann man besonders in der Armee und der Marine beobachten. Die US-Marine hat zusammen mit SPEE3D und AML3D eine Allianz aufgebaut, um Lieferketten Schwierigkeiten für die Herstellung von U-Booten zu minimieren. Auch arbeitete der Militärverband der Marine intensiv mit Xerox zusammen, before diese ihre 3D Druck Technologie Sparte verkauften. Der eingebaute 3D-Drucker in der USS Essex ist hier zu nennen, als direktes Ergebnis dieser Zusammenarbeit im Jahr 2022 verbaut wurde.
Ein 3D-gedrucktes Bauteil aus Metall, hergestellt auf der USS Essex (Bild: Mass Communication Specialist 3rd Class Isaak Martinez/U.S. Navy)
Champion sagt weiterhin: „Metall-AM wird auch im Verteidigungsministerium untersucht, allerdings ist dies aufgrund der Kosten und der Komplexität der Ausrüstung langsamer. Wir beobachten bereits, dass Anbieter aus dem Verteidigungsbereich wie Lockheed Martin, Rolls Royce, Airbus Defence und Boeing kritische Metallteile für den Flug drucken. Dazu gehören das Metallpulverbett, aber auch größere Technologien wie DED und Kaltgasspritzen, die sowohl bei der additiven Fertigung als auch bei der additiven Reparatur zum Einsatz kommen.“
3D-Druck mit Kunststoffen
Neben zahlreicher Applikationen für Metal und Verbundwerkstoffe in der additiven Fertigung im Militärsektor, wird ebenfalls auf die Nutzung von Polymeren gesetzt. Einfache Polymere und FDM-Druck ist oft der erste Berührungspunkt vieler Soldaten mit dem AM – tatsächlich begann die Nutzung von AM im Militär mit genau diesen Technologien.
So Champion zu den Anfängen des AM in der Verteidigungsindustrie: „Militärische Anwender wie die Soldaten der Armee begannen mit dem FDM-Druck, da dies eine sehr schnelle und erschwingliche Methode ist, um zu lernen, wie die additive Fertigung verschiedene Prozesse unterstützen kann. Wir haben sehr schnell gelernt, dass AM weder die Lieferkette noch die anderen Werkzeuge, die die Ingenieure des Verteidigungsministeriums verwenden, wie z. B. das Schweißen, ersetzen wird. AM ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug, wenn es für die richtigen Anwendungen eingesetzt wird. Mehrere Organisationen, sowohl im Verteidigungsbereich als auch in der Industrie, sind inzwischen dazu übergegangen, zusätzliche Polymerdrucktechnologien wie den SLS-Druck und die kontinuierliche Kohlenstofffaserverstärkung einzusetzen. Diese Technologien eignen sich perfekt für großvolumige, hochfeste Teile für den Endverbrauch.“
Auch Hochleistungspolymere finden in der Verteidigungsindustrie ihren Platz. Materialien wie PEEK und PEKK, die leichter als Metall, aber genauso stabil sind, sind in der Luft- und Raumfahrt bereits sehr beliebt und werden daher in ähnlicher Weise in der Verteidigung eingesetzt.
Gibt es Hindernisse, die eine weite Adoption verhindern?
Trotz der immer weiter steigenden Akzeptanz der Technologien gibt es noch Herausforderungen beim Einsatz von additiver Fertigung in der Verteidigungsindustrie. Diese Hindernisse spiegeln wider, wo auch andere Branchen bei der Einführung des 3D-Drucks hadern, wie z. B. mangelnde Ausbildung, Probleme bei der Zertifizierung und Sicherheitsbedenken, insbesondere im Zusammenhang mit Datenschutzverletzungen. Aufgrund des sensiblen Charakters der Arbeit im Verteidigungssektor treten diese jedoch noch stärker in den Vordergrund.
Daher müssen diese Hindernisse beseitigt werden, um die Technologie über den derzeitigen Stand hinaus in den Streitkräften weiterer Länder zu verbreiten. Dies wird auch von der EDA in ihrem bereits erwähnten Bericht anerkannt, in dem es heißt: „Nichttechnische Faktoren (geistiges Eigentum, Ausbildung, Normung und Zertifizierung, Gesundheit und Sicherheit usw.) stellen solide Beschränkungen für die AM-Implementierung dar und betreffen Projekte oft stärker, als technische Probleme.“
Man kann also sagen, dass die Technologie selbst oft nicht das Kernproblem darstellt, sondern eher die Standardisierung der Prozesse und die Zertifizierung von Fachpersonal im Umgang mit den komplexen Maschinen. Dies ist jedoch eine wohlbekannte Schwäche der gesamten additiven Fertigung Industrie, der bereits entgegengesteuert wird. Im Laufe der letzten Jahre sind immer mehr Organisationen gegründet wurden, die sich auf die Zertifizierung und Qualifikation von Fachpersonal auf Events wie RAPID + und Formnext spezialisiert haben.
Im Rock Island Arsenal arbeiten Ingenieure an der Nutzung von additiver Fertigung für Verteidigungszwecke (Bild: Debralee Best/U.S. Army)
Zusätzlich fördert die US-Armee aktiv das Verfassen von Whitepapers (Case Studies, Forschungsergebnisse, etc.). Im Hinblick auf die Einführung von AM für flugkritische Bauteile hat das Militär 3D-Druck-Anbieter – Experten in den verschiedenen 3D-Druckverfahren – aufgefordert, diese zu versenden. Lösungen wie diese könnten auch in anderen Ländern übernommen werden, zumindest solange noch daran gearbeitet wird, militäreigene Ingenieure in der Technologie zu schulen.
Champion weist auf weitere Hindernisse hin: „Das größte Hindernis für eine weit verbreitete Einführung ist die Verfügbarkeit von CAD- und Konstruktionsdaten. Viele unserer nicht verfügbaren Ersatzteile werden seit den 1970er Jahren nicht mehr hergestellt, so dass es keine technischen Zeichnungen oder digitalen CAD-Daten gibt, auf deren Grundlage eine Bibliothek im Stil von ‚thingiverse‘ aufgebaut werden könnte. Die Bewertung und des Reverse-Engineering der über eine Million verschiedenen Teile in unserer Lieferkette wird weder schnell noch einfach zu lösen sein. Sobald wir über die benötigten Dateien verfügen, die für die Herstellung geeignet sind, kann das Verteidigungsministerium damit beginnen, alle anderen Schlüsselthemen, die so genannten Defence Lines of Development (DLODs), zu entwickeln. Dazu gehören die verhältnismäßige Zertifizierung, der Zugang zu Rechten an geistigem Eigentum, die Verbesserung der Benutzerschulung und das Verständnis für die Wartung in einer Einsatzumgebung – all dies sind Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt, ebenso wie das Verständnis für die Nachfrage des Verteidigungsministeriums, um all dies möglich und lohnend zu machen.“
Wie kann dieses Problem angegangen werden? Die Antwort hierauf ist aufgrund der von Natur aus geheimen Art der Verteidigungsindustrie nicht simpel zu formulieren. Jedoch können Beispiele aus anderen Industrien herangezogen werden, in denen eine digitale Datenbank trotzdem erstellt wurde und immense Vorteile mit sich gebracht hat. Die Frage nach der Sicherung der Daten stellt sich auch hier, was eine Nutzung primär durch Regierungen suggeriert trotz der höheren Ressourcenkapazität in der freien Industrie.
Die Sicherheit der Technik selbst ist ebenfalls von Interesse. 3D-Drucker sind schwierig sicherzustellen und Kontroversen über sensitive Informationen gab es in der Vergangenheit bereits. Die Sicherstellung digitaler Dokumente ist unumgänglich, um Hacking oder Sabotage zu verhindern. Diesen Problemen widmen sich jedoch schon zahlreiche Experten in der additiven Fertigung in der Verteidigungsindustrie, was die Adoption dieser Technologien im Militär verschiedener Länder einfacher macht.
Welche Rolle wird AM in der Zukunft der Verteidigungsindustrie spielen?
Was sagt uns nun ein Blick in die Zukunft? Angesichts der ständigen Fortschritte bei der additiven Fertigung im Verteidigungssektor kann man davon ausgehen, dass sie weiter wachsen wird. Und obwohl die Vereinigten Staaten, gefolgt vom Vereinigten Königreich, die ersten waren, die eine auf die additive Fertigung im Verteidigungsbereich ausgerichtete Politik entwickelt haben, werden sie wahrscheinlich nicht die letzten sein. Vor allem NATO-Staaten werden angesichts ihres bereits bestehenden Interesses am 3D-Druck wahrscheinlich ihre eigenen Verfahren entwickeln, ganz nach dem Vorbild der USA und Großbritanniens.
Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass der Einsatz von AM in den Vereinigten Staaten weiter zunehmen wird. Einer der Eckpfeiler von Präsident Trumps beabsichtigter Politik in seiner zweiten Amtszeit ist ein stärkeres Militär. Und ein sicherer Weg, dies zu erreichen, sind technologische Fortschritte, einschließlich der additiven Fertigung. Das Potenzial für Investitionen in militärische Anwendungen ist hier durchaus vorhanden.
Ein US-Amerikanischer Soldat arbeitet bereits 2019 an einem 3D-Drucker (Bild: U.S. Army)
Die Zusammenarbeit wird auch dazu beitragen, dass sich die additive Fertigung zu einem Schlüsselinstrument in der Verteidigungsindustrie entwickelt. Champion schließt sein Statement mit: „Das Verteidigungsministerium hat diese Reise nicht allein unternommen, sondern arbeitet bereits mit einigen der größten Namen der Branche zusammen, um uns auf diesem Weg zu begleiten, wie z. B. mit dem National Centre for Additive Manufacturing im MTC in Coventry. Auch mit unseren NATO-Verbündeten unterhalten wir enge Arbeitsbeziehungen. Und schließlich ist das Verteidigungsministerium nicht nur am 3D-Druck interessiert. Er ist nur das erste neue Werkzeug, das für den Werkzeugkasten in Frage kommt. Es gibt ein wachsendes Interesse an anderen fortschrittlichen Fertigungsverfahren wie dem Laserschneiden. Die additive Fertigung wird hoffentlich der erste Schritt sein, der dem Verteidigungsministerium hilft, die Vorteile der digitalen Fertigung zu erkennen.“
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