Der generelle Wert additiver Fertigung wird in metall- und kunststoffverarbeitenden Branchen heute nicht mehr in Frage gestellt. Trotzdem zögern einige Unternehmen noch immer, den 3D-Druck vollständig in ihre traditionelle Produktion zu integrieren. Neben Angst vor Veränderung ist vor allem mangelndes Wissen der Grund: Einerseits ist nicht bekannt, wie sich die mit einer Integration verbundenen Herausforderungen überwinden lassen, andererseits fehlt der Blick für konkrete Anwendungen, bei denen sich der damit verbundene Aufwand auszahlt. So fehlt der entscheidende Impuls, diesen letztlich immer sinnvollen Schritt zu gehen.
Inhaltsverzeichnis
1. 3D-Druck punktet bei Produktion in geringer Stückzahl
2. 3D-Druck zur Individualisierung und Risikominimierung
3. Vorteile einer Kombination aus konventioneller und additiver Fertigung
4. Beratung im 3D-Druck hilft, Hindernisse zu überwinden
5. Mithalten bei der langsamen AM-Revolution
In den meisten Fällen steigert die Kombination von additiver Fertigung (Additive Manufacturing, AM) und traditioneller Fertigung die Effizienz in der Produktion und senkt die Kosten. Das gilt unter anderem dann, wenn es darum geht, komplizierte Teile und Prozesse in einer Weise zu vereinfachen, wie es die traditionelle Fertigung nicht kann.
- Ein Beispiel dafür liefern eine Lampenhalterung und ein Sauggreifer, die Signify (vormals Philips Lighting) mittels 3D-Druck neu gestaltete. Sie funktionieren seit mehreren Jahren ohne einen einzigen Bruch und ermöglichen Kosteneinsparungen von rund 89.000 Euro pro Jahr.
- Auch eine Klebevorrichtung, die Materialise gemeinsam mit Volvo entwickelte, ist ein Exempel. Sie wiegt 64 % weniger, ist in zwei Wochen lieferbar und kostet nur halb so viel wie die vorherige Vorrichtung.
3D-Druck punktet bei Produktion in geringer Stückzahl
Der Einsatz von 3D-Druck-Technologien im Rahmen traditioneller Produktion kann jedoch auch Vorteile bei einfacheren Teilen bieten, insbesondere wenn nur wenige benötigt werden und sie bei traditioneller Fertigung deshalb lange Lieferzeiten haben.
- Hier liefert der 3D-Druck einer Treibstoffdüse von GE Aviation, die aus einem Stück gefertigt wurde und nun 63 % leichter ist als das herkömmlich hergestellte Teil, ein gutes Beispiel.
- Das Startup Lift Aircraft nutzte AM außerdem, um mehr als 100 flugfertige Leichtbaukomponenten für seine Hexa-Fluggeräte zu produzieren. Mithilfe der zertifizierten AM-Prozesse und -Materialien von Materialise konnte das Unternehmen seinen Senkrechtstarter für den Personentransport in weniger als 13 Monaten zum Start bringen.
Hybride Produktionsmodelle sind weiterhin ideal für Branchen, die schnell Ersatzteile benötigen. Dazu zählt unter anderem die Luftfahrtindustrie.
- In Zusammenarbeit mit dem Easa-zertifizierten Konstruktionsbüro Expleo entwickelte Materialise beispielsweise ein 3D-gedrucktes Reparaturset, mit dem sich defekte Flugzeugteile der Boeing 737 sowohl reparieren als auch verstärken lassen.
3D-Druck zur Individualisierung und Risikominimierung
Darüber hinaus schaffen die additive Fertigung und hybride Produktionsmodelle die Möglichkeit, Produkte durch 3D-gedruckte Bauteile zu individualisieren, einen echten Mehrwert, der möglicherweise ganze Branchen verändern kann.
- Der Hörgerätehersteller Phonak begann als einer der Ersten, 3D-Druck und kundenspezifische Software zu nutzen, um den normalerweise arbeitsintensiven, manuellen Produktionsprozess zu digitalisieren.
Danach ging die gesamte Branche in weniger als fünf Jahren zu einem vollständig digitalisierten Verfahren über, das personalisierte 3D-gedruckte Schalen mit herkömmlichen elektronischen Einsätzen kombiniert.
Auch in der Brillenbranche ist ein Wandel bemerkbar: Viele Brillenmarken stellen heute individuelle 3D-gedruckte Brillengestelle her und entwerfen 3D-geschnittene Brillen, die neben ihren traditionell hergestellten Gestellen eingesetzt werden. Einige Marken setzen sogar biobasierte Materialien ein, um ihre Gemeinkosten zu senken, die Vorlaufzeiten zu verkürzen und die Produktleistung zu verbessern – und bringen so „schnelle, nachhaltige Mode“ an die Öffentlichkeit.
Schließlich können hybride Produktionsmodelle sinnvoll sein, wenn Unternehmen zu einer digitalen, verteilten Fertigung übergehen möchten, um vollständig vernetzte Lieferketten zu ermöglichen und ökologische, soziale oder geopolitische Risiken zu verringern.
- CNH Industrial etwa konnte seine Reputation schützen, als seine Lieferkette zum Stillstand kam, indem es mittels additiver Fertigung Vorlaufzeiten verkürzen und so die Produktion fortsetzen und pünktlich liefern konnte.
Vorteile einer Kombination aus konventioneller und additiver Fertigung
Die Beispiele veranschaulichen, wie 3D-Druck und konventionelle Fertigung sinnvoll zusammen eingesetzt werden können. Die Kombination bietet Unternehmen ein hohes Maß an Flexibilität, um Werkzeuge und Produkte schnell anzupassen und zu optimieren, ohne die Konsistenz der Fertigungslinie zu beeinträchtigen. Dadurch, sowie durch 3D-Druck basierte Prozessinnovationen, werden Kosten und Unterbrechungen reduziert und die Risiken in Produktionsprozessen verringert.
Darüber hinaus sind durch Einbindung von AM Produkte auch in kleinen Mengen schnell lieferbar und werden durch Individualisierbarkeit, erweiterte Funktionalitäten, längere Lebensdauer, Gewichtsreduktion und andere Merkmale, die mit AM realisierbar sind, für Kunden attraktiver.
Beratung im 3D-Druck hilft, Hindernisse zu überwinden
Zu den Hindernissen, die Unternehmen von einer Integration von AM in die Produktion abhalten, zählt die Einschätzung, dass es im eigenen Unternehmen an Fachwissen fehlt und die Einführung sehr kompliziert ist.
Anwendungen identifizieren
Eine Möglichkeit, diese Herausforderung zu überwinden, ist die Zusammenarbeit mit einem 3D-Druck-Anbieter, der über umfassende AM-Erfahrung verfügt und Unternehmen mit Beratung und Mitarbeiterschulungen unterstützt. Seine Experten können auch bei der Identifikation sinnvoller Anwendungen sowie der additiven Gestaltung und dem Druck von Lösungen helfen.
Einfache und datensichere Softwarelösungen
Darüber hinaus gibt es spezielle, auch mit vergleichsweise wenig AM-Erfahrung nutzbare Software-Lösungen für den 3D-Druck, die jede Phase der additiven Fertigung inklusive der additiven Serienproduktion unterstützen. Sind diese über eine offene 3D-Druck-Plattform wie die CO-AM-Lösung von Materialise miteinander verbunden, wird die Integration eines hybriden Fertigungsmodell noch weiter vereinfacht. Solche Plattformen können Transparenz und Kontrolle über alle Teile der AM-Workflows geben und eine zentrale Planung, Steuerung und Optimierung von 3D-Druck-Prozessen ermöglichen – bis hin zu vollständig rationalisierten und skalierbaren Abläufen.
Eine 3D-Druck-Plattform kann auch Bedenken hinsichtlich der Datensicherheit, die oft gerade auch bei einer intelligenten Fertigung an mehreren Standorten bestehen, ausräumen, sofern sichergestellt ist, dass nur bestimmte Personen Zugriff auf bestimmte Daten haben. Die CO-AM-Plattform von Materialise zum Beispiel verschlüsselt dank Identify3D alle Daten innerhalb des Systems, so dass die Benutzer sicher über interne Einrichtungen und verteilte Produktionsnetzwerke hinweg drucken können.
Serienfertigung und Qualitätsmanagement
Spezielle 3D-Druck-Software, am besten verbunden über eine Plattform, ist schließlich auch die Antwort auf Vorbehalte hinsichtlich der für die Serienfertigung erforderlichen Qualität, Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit. Denn indem sie Transparenz liefert, lässt sich jeder einzelne Prozess verfolgen und optimieren, so dass Unternehmen am Ende Produkte an verschiedenen Standorten effizient und in konsistenter, hoher Qualität fertigen können. Noch einfacher wird die Einhaltung vorgegebener Standards mit einer Qualitätsmanagement-Software speziell für den AM-Einsatz, die ebenfalls heute bereits erhältlich und über Plattformen abrufbar ist.
Materialise übernimmt Identify3D zum Schutz der digitalen Lieferkette
Mithalten bei der langsamen AM-Revolution
Wie in der Luft- und Raumfahrt, der Öl und Gasindustrie, im Bereich Automotive, der Konsumgüterbranche und in der Medizin werden die Grenzen zwischen 3D-Druck und traditioneller Fertigung künftig auch in anderen Branchen immer weiter verschwinden. Mit den richtigen Partnern und der richtigen Software lassen sich die Herausforderungen bei der Integration von additiver Fertigung in bestehende Produktionsprozesse gut bewältigen werden. Die langsame Revolution nimmt immer mehr Fahrt auf. Und die Einführung eines hybriden Produktionsmodells ist für Unternehmen eine hervorragende Möglichkeit, um sicherzustellen, dass sie nicht den Anschluss verlieren. (eve)
