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Stratasys: Additive Fertigung sorgt für Flexibilität in der Lieferkette

Stratasys, General Motors, Siemens Mobility und Airbus Defence and Space
OEMs nutzen den 3D-Druck bei Lieferproblemen

3D Printing Siemens
Siemens produziert zertifizierte 3D-gedruckte Metall- und Polymerteile für Kunden auf der ganzen Welt, vor allem im Bahnbereich. Bild: Siemens Mobility
Der Hersteller von 3D-Druckern und Produktionssystemen Stratasys hat eine Diskussionsrunde mit Vertretern von General Motors, Siemens Mobility sowie Airbus Defence and Space veranstaltet. Die Teilnehmer berichteten über ihre Erfahrungen mit der additiven Fertigung in den vergangenen zwei Jahren.

Die Vorteile des 3D-Drucks bzw. der additiven Fertigung (Additive Manufacturing, AM) sind inzwischen weithin bekannt. Weniger bekannt ist jedoch ihre wachsende Bedeutung in der globalen Supply Chain. Die jüngsten Unterbrechungen in den Lieferketten haben Schwachstellen aufgezeigt. Hier hat die additive Fertigung für einige Hersteller den entscheidenden Unterschied gemacht. Mit General Motors, Siemens Mobility und Airbus Defence and Space kamen auf Einladung des 3D-Druck-Experten Stratasys drei internationale Unternehmen zusammen, um sich über ihre Erfahrungen auszutauschen. Ihnen zufolge, ist der 3D-Druck von einer Technologie für die Entwicklung von Prototypen und Sonderteilen nicht nur in die Serienfertigung vorgedrungen, sondern er ist auch zu einer treibenden Kraft in der strategischen Entwicklung geworden.

Kleine Teile mit großer Bedeutung für die Produktion

Die Werke von General Motors in Mexiko nutzen den 3D-Druck seit vielen Jahren für die Herstellung von Produktionsteilen für Fahrzeuge, darunter Metallteile für die Cadillac V-Serie. Im vergangenen Jahr nutzte das Unternehmen die additive Fertigung jedoch auch für die Herstellung von Ersatzteilen für die eigene Montagelinie, um sicherzustellen, dass die Produktion zügig fortgesetzt werden konnte, wenn Teile ausgetauscht werden mussten.

„Als die Lieferketten während der Pandemie unterbrochen wurden, war es sehr schwierig, eine Reihe kleiner, aber wichtiger Teile zu bekommen”, erklärt Octavio Pichardo Romero, Senior Manager im General-Motors-Produktionswerk San Luis Potosi in Mexiko. „Ein solches Teil befand sich in unserer Lackiererei, wo die Bakelitbuchsen einer großen Anlage zum Bewegen von Lkw-Fahrgestellen regelmäßig ausgetauscht werden mussten. Diese müssen eine Isolierung von 200 A und 300 V gewährleisten, sind also Spezialteile.“ Die normale Lieferzeit dieser Komponenten beträgt zwei bis drei Monate ab Bestellung und sie halten etwa vier Monate, sodass ein regelmäßiger Austausch üblich ist. „Um einen Stillstand der Anlage zu vermeiden, arbeiteten wir mit dem Lieferanten zusammen, wählten das richtige Material und haben die Ersatzteile 3D-gedruckt”, fährt Pichardo Romero fort. „So sind wir in der Lage, das Bauteil innerhalb von fünf Stunden zu drucken und vermeiden die Schließung von Produktionslinien, die rund 1000 USD pro Stunde kosten würde.”

3D-Druck GM
Die GM-Werke in ‧Mexiko nutzen den 3D-Druck seit Jahren für die Herstellung von Produktionsteilen. Im vergangenen Jahr wurde er jedoch auch für die Ausrüstung der Montagelinie genutzt. Bild: General Motors

Der General-Motors-Manager ergänzt: „Ein weiteres Beispiel war die Entwicklung eines Getriebes, für welches ein spezieller Steckschlüssel für den Verschluss benötigt wurde. Da die Konstruktion neu war, gab es keine kommerzielle Lösung, welche das richtige Drehmoment liefern konnte. Die herkömmliche Herstellung eines solchen Produkts kann Monate dauern. Wieder in Zusammenarbeit mit dem OEM-Lieferanten konnten wir es mit einem Hightech-Industriematerial additiv fertigen und hatten es innerhalb weniger Stunden in den Händen.”

Manchmal kann selbst ein sehr kleines Teil zu langen Verzögerungen führen: „Einmal brauchten wir Passstifte für ein Fließband. Wegen Covid betrugen die Lieferzeiten aus den USA vier bis sechs Wochen, und aus Japan hätten wir zehn bis zwölf Wochen warten müssen. Jetzt können wir sie in zwanzig Minuten drucken“, so Pichardo Romero. „Diese und andere Beispiele haben unsere Produktion gesichert. Die Technologie hat uns dazu gebracht, unsere Lieferketten zu überdenken und zu überlegen, wie wir mehr Teile vor Ort produzieren können.”

»Manchmal kann ein sehr kleines Teil zu langen Verzögerungen führen.«
Octavio Pichardo Romero, General Motors

Netzwerk für den 3D-Druck bietet viele Vorteile

Bei Siemens Mobility wurde der 3D-Druck auf andere Weise eingesetzt, um pandemiebedingte Unterbrechungen der Lieferkette zu umgehen: „Bei Siemens produzieren wir zertifizierte 3D-gedruckte Metall- und Polymerteile für unsere Kunden auf der ganzen Welt, vor allem im Bahnbereich”, erklärt Philip Emmerling, Business Development Additive Manufacturing bei Siemens Mobility. „Die 3D-Drucktechnologie ist für uns sehr wichtig bei der Wartung von Zügen, wobei unser Ziel darin besteht, On-Demand-Druck für maßgeschneiderte Produktlösungen durchzuführen. Jetzt setzen wir AM zur Optimierung der Lieferkette ein, insbesondere im Bereich der Instandhaltung, wo schnelle und zuverlässige Lösungen für Ersatzteile gefragt sind. In diesem Sinne agieren wir ähnlich wie Octavio in Mexiko.“

Vom „Digital Depot“ in Dortmund aus, werden Inspektionen an Zügen durchgeführt, während sie noch in Betrieb sind. Wartungsarbeiten können geplant und Teile bestellt werden, bevor der Zug in das Depot kommt. „Die Herausforderung besteht in der Planung, Bestellung und Beschaffung von Ersatzteilen, aber genau hier bietet die additive Fertigung viele Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Lieferströmen“, sagt Emmerling. „Für uns war AM die perfekte Lösung. Die Technologie ist sehr schnell und skalierbar. Wir haben Drucker auf der ganzen Welt. Man braucht nicht viel Platz, keine große Produktionshalle und keinen großen Maschinenpark – und genau das war der Ausgangspunkt unserer Idee, ein globales 3D-Druck-Netzwerk aufzubauen.“

Im Mittelpunkt dieses Netzes steht das Kompetenzzentrum, welches für Forschung und Entwicklung, Engineering und die Konstruktion von Bauteilen zuständig ist. „Jeder ‚Satelite‘ ist mit dem Kompetenzzentrum verbunden”, so Emmerling. „Sie wenden sich an uns, und wir erarbeiten mit ihnen eine Lösung. Diese ist maßgeschneidert, sodass sie direkt auf dem jeweiligen 3D-Drucker umgesetzt werden kann. Unsere 3D-Druck-Anlagen von Stratasys sind dafür perfekt geeignet. Wir können die Hauptarbeit leisten – das Engineering und die Vorbereitung des Bauteils – und der ‚Satellit‘ kann das Produkt direkt in seinem Depot fertigen. Das macht herkömmliche Lieferketten praktisch überflüssig und spart Versand, Lagerhaltung, Verwaltung, Zoll und andere Zeit- und Kostenfaktoren – was AM auch zu einer sehr nachhaltigen Lösung macht.”

»Wir setzen AM jetzt zur Optimierung der Lieferkette ein, insbesondere im Bereich der Instandhaltung.«
Philip Emmerling, Siemens Mobility

Additive Fertigung verringert die Abhängigkeit von Lieferanten

Während die Herausforderungen für Airbus Defence and Space sehr ähnlich sind, sind die Prioritäten doch unterschiedlich. „An unseren Standorten in ganz Europa setzt Airbus additive Fertigung für einige klar definierte Zwecke ein. Einer davon ist, wie bei Siemens Mobility, die Nachhaltigkeit und die Verringerung unserer Umweltbelastung”, erklärt Barbara Bergmeier, Head of Operations bei Airbus Defence and Space. „Octavio und Philip haben bereits die kürzeren Vorlaufzeiten erwähnt, die sich als großer Vorteil für die Mitarbeiter erwiesen haben. Viele Ideen kommen von unseren Mitarbeitern, vor allem in der Fertigung. Der 3D-Druck ermöglicht es, mehr dieser Ideen zu testen und zu bewerten.”

3D-Druck bei Airbus Defence and Space
Der Einsatz von 3D-Druck bei Airbus Defence and Space ermöglicht es unter anderem, das Gewicht von Komponenten zu reduzieren. Bild: Airbus Defence and Space

„Wir setzen AM auch ein, um die Produkt- und Personensicherheit zu erhöhen – unsere oberste Priorität. Und ein letztes, sehr wichtiges Thema: Designfreiheit. Die Änderung von Materialien trägt dazu bei, das Gewicht von Komponenten zu reduzieren und die CO2-Belastung eines Flugzeugs zu verringern“, führt Bergmeier fort. „Was die Lieferketten betrifft, so sind wir durch den Einsatz von additiver Fertigung weniger abhängig von Zulieferern, ob es sich nun um Rohmaterial oder Fertigteile handelt. Aber was mir auch gefällt, ist, dass wir nicht so viel Material verschwenden. In einigen Fällen werden bis zu 80 Prozent Materialeinsparungen erzielt. Im Flugzeugbau bestehen wichtige Zusammenhänge zwischen weniger Material, weniger Gewicht, weniger Energiebedarf und weniger Treibstoffverbrauch.“

Bergmeier fasst abschließend zusammen: „Wir produzieren also Bauteile wie Siemens Mobility. Aber wir fertigen auch Montagevorrichtungen und Werkzeuge wie bei General Motors im 3D-Druck. Das gibt uns mehr Unabhängigkeit und verringert die Abhängigkeit von Lieferungen.”

»Wir setzen AM auch ein, um die Produkt- und ‧Personensicherheit zu ‧erhöhen.«
Barbara Bergmeier, Airbus Defence and Space

Die Fertigungswelt mithilfe von Flexibilität verändern

Von Ersatzteilen über die Herstellung von Montagevorrichtungen und Werkzeugen bis hin zur Entwicklung neuer Teile und dem vernetzten, verteilten 3D-Druck – AM bietet laut Stratasys das Potenzial die Fertigungswelt zu verändern. In Anbetracht der Erfahrungen von General Motors, Siemens Mobility, Airbus Defence und Space und anderer ähnlicher Unternehmen ist Andy Langfeld, EMEA President bei Stratasys, der Ansicht, dass die Pandemie die Schwachstellen in den globalen Lieferketten aufgedeckt hat, dass aber die Entwicklungen in der AM-Technologie eindeutig zur Lösung dieses Problems beigetragen haben.

„Wir sehen heute, dass immer mehr Hersteller diese Gelegenheit nutzen, um ihre Lieferketten zu überdenken und neu auszurichten. Damit die Unternehmen noch widerstandsfähiger und auch flexibler auf zukünftige Störungen reagieren können”, fasst Langfeld zusammen. „Gleichzeitig ermöglichen es die technologischen Entwicklungen in der additiven Fertigung den Herstellern, schnell und kosteneffizient vom Druck einzelner Chargen zur Produktion von Tausenden – ja sogar Zehntausenden – von Einheiten überzugehen. Dies ist ein entscheidender Faktor, der den Herstellern weitere Möglichkeiten eröffnet, die Flexibilität des 3D-Drucks in weiteren Teilen der Lieferkette zu erhöhen.“ (ys)

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