Ein Wendepunkt für den 3D-Metalldruck?

Angewandte Zauberei

Siemens Energy und Seurat Technologies haben eine neue Formel für die Dekarbonisierungsmathematik der additiven Fertigung.

Von Heather Clancy

10. Mai 2023

Ein Blick auf die erste Produktionsanlage von Seurat. Foto mit freundlicher Genehmigung von Seurat Technologies.

Für den deutschen Konzern Siemens ist die additive Fertigung kein Unbekannter – das Unternehmen beschreibt sie als „maximalen 3D-Druck“. Es verkauft sogar Software und Dienstleistungen für Hersteller, die diese digitalen Technologien in ihre Design- und Produktionsprozesse integrieren. Daher liegt es nahe, dass Siemens Energy, das auf Turbinen, Generatoren und Speicher spezialisiert ist, diesen Ansatz für seine eigenen Produkte übernehmen würde. Die beiden sind seit April 2020 getrennte Einheiten, aber die Geschichte ist da.

Das jüngste Beispiel dieser Philosophie ist der Vertrag, den Siemens Energy Anfang Mai mit Seurat Technologies bekannt gab, einem schnell wachsenden industriellen Klimatechnologie-Startup, das 2015 in Wilmington, Massachusetts, gegründet wurde.

Die allgemeine Auffassung ist, dass sich der 3D-Druck hervorragend für die Prototypenerstellung oder die Herstellung von Komponenten oder Dingen in Kleinserien eignet – diese Praxis ist unter Luft- und Raumfahrt- und Gesundheitsunternehmen, um nur zwei Branchen zu nennen, weit verbreitet. Wie ich letzten Frühling berichtete, stellt Seurat dieses Narrativ in Frage, indem es 3D-Metalldrucktechnologien entwickelt, die für die Massenproduktion gedacht sind. Das Unternehmen gibt an, dass seine aktuellen Systeme bereits zehnmal schneller sind als andere 3D-Metalldruckoptionen und verspricht bis 2025 einen Geschwindigkeitsvorteil um das Hundertfache.

Anders ausgedrückt: Es kann Dinge in wenigen Stunden statt in Wochen oder Monaten drucken.

Warum so schnell? Seurats Ansatz basiert auf der Idee des Pointillismus – er wurde als Hommage an den impressionistischen Maler benannt, mit dem diese Technik normalerweise in Verbindung gebracht wird. Seine Technologie – entstanden aus einem Fertigungs-Workaround, der bei einem Kernfusionsenergieprojekt in den Lawrence Livermore Labs eingesetzt wurde (ja, wirklich) – wendet Laserstrahlen auf das zu erstellende Muster an. Denken Sie an Pixelisierung. Dadurch können die Systeme von Seurat Designs schneller stempeln als herkömmliche Drucker, die Dinge in Schichten auftragen. Der Pitch: Jobs können Stunden statt Wochen oder Monate dauern.

Das andere, was Seurat verspricht, ist die Preisparität im Vergleich zu dem Prozess, mit dem solche Komponenten normalerweise hergestellt werden – unter Verwendung von Guss- und Formverfahren. Laut der Marketingliteratur des Unternehmens wird bis 2025 ein Preis von etwa 150 US-Dollar pro Kilogramm angestrebt, wobei für 2030 ein Ziel von 25 US-Dollar pro Kilogramm festgelegt ist.

Seurat hat bisher 91,5 Millionen US-Dollar von Risikokapitalfirmen und Unternehmensinnovationsfonds eingesammelt. Das bringt uns zurück zu Siemens Energy, ebenfalls einer dieser Investoren und ebenfalls ein großer Befürworter der additiven Fertigung. „Siemens Energy ist immer auf der Suche nach innovativen Technologien, die die Zukunft verändern und gleichzeitig eine nachhaltigere Welt schaffen können“, sagte Enrique Gonzales Zanetich, Leiter Venture Building bei Siemens Energy, in einer Erklärung. „Wir freuen uns darauf, in Zukunft qualitativ hochwertige Teile mit fantastischen Skaleneffekten zu drucken, um Kosteneinsparungen zu erzielen. Wir haben in Seurat Technologies investiert und glauben, dass die Stärkung unserer Partnerschaft dazu beitragen könnte, die Dekarbonisierung in der Branche in großem Maßstab zu beschleunigen.“

Das Teil, das Seurat für Siemens Energy produzieren wird, ist ein Turbinendichtungssegment aus einer Nickelbasislegierung – eine Komponente, die das Unternehmen bisher nicht als Kandidat für den 3D-Druck in Betracht gezogen hatte, sagte mir James DeMuth, Mitbegründer und CEO von Seurat. „Wenn ein Kunde bereit ist, uns für die Qualifizierung seiner Teile zu bezahlen, werden wir dem nachkommen.“

Während der Vertragslaufzeit von sechs Jahren wird Seurat 59 Tonnen der Dichtungssegmente und zugehörigen Komponenten produzieren. Der große Vorteil, der in der Pressemitteilung zu dem Deal hervorgehoben wird, sind die potenziellen Kosteneinsparungen, aber der Ansatz reduziert auch die mit der Herstellung des Teils verbundenen Emissionen, da die Technologie von Seurat mit Solar- und Windstrom betrieben wird, den das Unternehmen vor Ort bezieht, sagte DeMuth. Die Gleichung, die Seurat verwendet, um darüber zu sprechen, lautet: 1 Tonne Emissionsreduzierung für jede Tonne hergestellter Komponenten. Der Ansatz reduziert laut DeMuth auch den für die Produktion benötigten Rohstoff drastisch, wodurch weniger Ausschuss anfällt.

Ampower, ein auf additive Fertigung spezialisiertes Beratungsunternehmen, schätzt den aktuellen Wert der Branche auf 3,2 Milliarden US-Dollar. In einem im Rahmen der Seurat-Pressemitteilung veröffentlichten Kommentar sagte der geschäftsführende Gesellschafter des Unternehmens, Maximilian Munsch: „Seit einigen Jahren nutzt die Energiebranche den Metall-3D-Druck effizient für die Herstellung von Turbinenkomponenten und hat einen hohen Reifegrad erreicht.“ . Der Metall-3D-Druck hat sich zu einer entscheidenden Technologie für Innovationen entwickelt, um den CO2-Fußabdruck während der gesamten Lebensdauer der Turbine deutlich zu reduzieren. Wir gehen davon aus, dass die Nachfrage nach solchen Komponenten jährlich um 26 Prozent wachsen wird.“

Bevor Seurat mit der Lieferung der Teile beginnt, müssen noch einige Arbeiten erledigt werden. Dazu gehört zunächst die Erweiterung der Produktionsanlage um weitere Systeme, die bereits ausgelastet ist und keine weiteren Aufträge aufnehmen kann. Die Vereinbarung sieht vor, dass die Unternehmen zunächst daran arbeiten, die mit dem Seurat-Verfahren hergestellten Teile hinsichtlich Qualitäten wie Materialhandhabung, Zugfestigkeit und Widerstandsfähigkeit zu qualifizieren. Diese Arbeiten werden Anfang 2024 erfolgen und die Produktion bis 2025 hochgefahren, sagte DeMuth.

Dieses spezielle Abkommen mag im Großen und Ganzen klein erscheinen, aber ich glaube, es ist ein Beispiel für die neue Denkweise, die die US-Industriepolitik umgestaltet – und ein weiteres Beispiel für ein Unternehmen, das seinen CO2-Fußabdruck verringert, indem es mehr tut als nur CO2-Gutschriften. Möchten Sie weitere Beispiele teilen? Schicken Sie mir eine Nachricht an [email protected].

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde am 10. Mai aktualisiert, um die Beziehung zwischen Siemens und Siemens Energy zu verdeutlichen.

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