Die Fusion von ExOne und voxeljet unter dem Dach der ExOne Global Holdings markiert das Ende eines historischen Kapitels, das bis in die Anfänge der additiven Fertigung zurückreicht. Die beiden Unternehmen, die jahrzehntelang führend im Bereich des industriellen Binder Jetting waren, bündeln nun erneut ihre technologischen und organisatorischen Stärken.
Erleben Sie mit Rudolf Franz (ehemals voxeljet, derzeit Aufsichtsratsmitglied der ExOne Global Holdings), Dr. Ingo Ederer (Mitgründer von Sandbinder Jetting), Whitney Haring-Smith (Vorsitzende des Aufsichtsrats der ExOne Global Holdings) und Eric Bader (CEO der ExOne Global Holdings) die bahnbrechenden Anfänge der additiven Fertigung, die ihren Ursprung an der Technischen Universität München und in der Region Augsburg hatten.
Wo die Reise des Binder Jetting began
Die Ursprünge des Binder-Jetting-Verfahrens reichen bis in die frühen 1990er-Jahre zurück, mit ersten Entwicklungen am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Etwa zur gleichen Zeit forschte auch die Technische Universität München an Binder Jetting mit dem Ziel, ein industriell praktikables additives Fertigungssystem für Gießereianwendungen zu entwickeln.
„Von Anfang an war uns klar, dass wir keine Labortechnologie entwickeln wollten“, erinnert sich Dr. Ingo Ederer. „Unser Ziel war es, ein serienreifes System zu bauen, das den harten Bedingungen in Gießereien standhält und echten wirtschaftlichen Nutzen bringt.“
Erste Versuche konzentrierten sich auf Polymerpulver. Gespräche mit Industriepartnern wie EOS und ACTech sowie mit Automobilherstellern wie BMW und Daimler machten deutlich, dass die Verwendung von Sand als Material der Schlüssel zur Erschließung des wahren industriellen Potenzials dieser Technologie war. Ausschlaggebend war der deutliche Produktivitätsvorteil des Binder-Jettings gegenüber bestehenden Lasersinterverfahren mit Sand.
Wie Sand das Spiel neu definiert
„Sand war der entscheidende Faktor“, erklärt Ederer. „Als wir erkannten, dass sich Sand mit Binder Jetting schneller, wirtschaftlicher und in größerem Maßstab verarbeiten lässt als mit alternativen Technologien, war der Weg zur Industrialisierung klar.“
Von Anfang an lag der Fokus auf einer Lösung, die direkt in der Gießerei eingesetzt werden konnte. Konkret erforderte dies die richtige chemische Zusammensetzung des Bindemittels, hohe Prozessstabilität und Skalierbarkeit für große Bauvolumina. Die Weitsicht dieses Ansatzes zeigte sich um das Jahr 2000. Damals schätzte eine frühe Marktanalyse eines Beratungsunternehmens die weltweite Nachfrage auf lediglich elf Systeme. Dies spiegelte die Skepsis gegenüber dieser Technologie wider, die ihrer Zeit weit voraus war.
Technologische Hürden durch Beharrlichkeit überwinden
„Uns wurde oft gesagt, dass es dafür schlicht keinen Markt gäbe“, erklärt Rudolf Franz. „Aber wir waren überzeugt, dass der Markt folgen würde, wenn die Technologie tatsächlich industrielle Probleme löste – und die Geschichte hat diese Annahme bestätigt.“
In der Anfangszeit stand das Unternehmen vor zahlreichen technischen Herausforderungen. Verschiedene Verfahren zur Sandbeschichtung waren instabil oder schwer zu kontrollieren, während die stark korrosiven chemischen Komponenten hohe Anforderungen an Material und Maschinenkonstruktion stellten. Erst durch kontinuierliche Materialverbesserungen und die Entwicklung neuer Beschichtungstechniken sowie fortschrittlicher Druckkopftechnologien gelang es ihnen schließlich, einen stabilen und reproduzierbaren Prozess zu entwickeln. „Es gab Zeiten, in denen der Erfolg nicht garantiert war“, räumt Franz ein. „Diese Technologie stand mehrmals kurz vor dem Scheitern. Letztendlich waren Beharrlichkeit und die Bereitschaft, grundlegende Prozessschritte zu überdenken, ausschlaggebend.“
Ein bahnbrechender Moment
Im Jahr 2003 führte ein Patentstreit dazu, dass sich das ursprüngliche Unternehmen Generis strategisch aufteilte. voxeljet konzentrierte sich zunächst auf On-Demand-Druckdienstleistungen und expandierte später in den Bereich großflächiger Systeme, während ProMetal (später ExOne) den systematischen Ausbau seines internationalen Systemgeschäfts vorantrieb. Beide Ansätze spielten eine entscheidende Rolle bei der Industrialisierung des 3D-Sandstrahlens.
„Rückblickend war diese Aufspaltung kein Rückschlag, sondern vielmehr eine Beschleunigung“, so Ederer. „Die beiden unterschiedlichen Strategien deckten die jeweiligen Marktbedürfnisse ab und brachten die Binder-Jetting-Technologie gemeinsam deutlich schneller in die industrielle Praxis.“ Die Anforderungen der Gießereiindustrie, insbesondere der Automobilindustrie, trieben wichtige Innovationen voran. Parameter wie Bauvolumen, Druckgeschwindigkeit, Oberflächenqualität, Systemrobustheit und Materialauswahl wurden in enger Zusammenarbeit mit den Anwendern kontinuierlich verbessert.
Die ersten Systemverkäufe an BMW und Daimler im Jahr 2002 waren ein Meilenstein, und ab 2004 wurden mit der Einführung großflächiger Anlagen in den USA weitere technologische Durchbrüche erzielt. „Was die Kunden überzeugte, war nicht eine einzelne Funktion, sondern die Zuverlässigkeit des gesamten Prozesses“, betont Franz. „Sobald die Automobilhersteller dieser Technologie vertrauten, beschleunigte sich deren Verbreitung rasant.“ Mitte der 2010er-Jahre hatte sich der gedruckte Sand als Standardtechnologie für Prototypen und Kleinserien etabliert, und ab etwa 2020 wurden auch der Einsatz in mehreren Systemen und die Massenproduktion komplexer Formen Realität.
Die treibenden Kräfte hinter dem Binder Jetting
Der Druckkopf, das Herzstück des Binder-Jetting-Verfahrens, hatte in den letzten Jahren bedeutende technologische Fortschritte erzielt. Die Produktivität hat sich um ein Vielfaches gesteigert, die Lebensdauer von wenigen Stunden auf rund 4.000 Betriebsstunden verlängert und die Prozessstabilität deutlich verbessert. Meilensteine wie der Sanddrucker S15, der PMMA-Druck, die Einführung der SMAX-Maschinen, Großsysteme wie die VX4000 sowie die jüngsten Fortschritte in Automatisierung und Produktivität bilden die Grundlage für zahlreiche industrielle Anwendungen.
„Viele Anwendungen in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Windenergie oder im Gigacasting wären heute ohne 3D-Sanddruck undenkbar“, betont Whitney Haring-Smith. „Was als Experiment begann, hat sich zu einer Kerntechnologie in modernen Gießereien entwickelt.“ Größere Drucker, softwarebasierte Oberflächenoptimierung und die weitere Skalierung sorgen für neue Dynamik. Gleichzeitig bleiben CAD-Design, Design für die additive Fertigung und strukturelle Transformationen in der Gießereiindustrie zentrale Herausforderungen, wodurch Expertise und technisches Wissen immer wichtiger werden.
Nutzung kombinierter Stärken und Erkenntnisse
Heute bündeln ExOne und voxeljet erneut ihre sich ergänzenden Stärken. Mit über 500 weltweit installierten Systemen entsteht ein globales Netzwerk für additive Fertigung, gestützt auf eine robuste Serviceinfrastruktur und integrierte Entwicklungsressourcen.
„Unsere Kunden und Partner profitieren künftig von Stabilität und Kontinuität“, so Eric Bader, CEO von ExOne Global Holdings. „Durch die Kombination von ExOnes führender Position im digitalen Sandguss mit voxeljets Expertise im großformatigen industriellen 3D-Druck vereinen wir jahrzehntelange Erfahrung. Unser Ziel ist es, Zuverlässigkeit zu gewährleisten, gezielte Innovationen voranzutreiben und nachhaltiges Wachstum zu erzielen.“
Diese Fusion ist daher mehr als nur ein strategischer Schritt; sie markiert den Beginn eines neuen, konsequenten Kapitels in der Geschichte der additiven Fertigung, die sich von ihren experimentellen Anfängen zu einer unverzichtbaren Industrietechnologie in der Gießereiindustrie entwickelt hat.
