Wo liegen die Chancen und Hürden in der Additiven Fertigung (ugs. 3D-Druck)?

70% Fertigungskosten reduziert

Durch die Additive Fertigung sind große Potentiale entstanden. Die möglichen Kostenersparnisse und Innovationspotenziale bei Kleinserien werden in der Industrie aber kaum genutzt. Hauptgrund: zu wenig Wissen über die Technologie.

Jeder Konstrukteur und Entwickler im Maschinenbau kennt die Problematik: Um fertigungsgerecht zu entwickeln, müssen die einfachsten und besten Lösungen über Bord geworfen werden. Sie sind schlicht mit konventioneller Fertigung nicht herstellbar. Mit dem Entstehen der Additiven Fertigung hat sich das grundlegend geändert. Bei vielen Anwendungen können hiermit die besten Lösungen schnell und werkzeuglos gefertigt werden, was nicht nur kostentechnisch erhebliche Vorteile bringt.

Bereits seit den 80er Jahren gibt es die Additive Fertigung, die für Greifeinheit_Zmartpart_Vorichtungsbau_sondermaschinen_ Additive_Fertigung_016eine Gruppe junger Fertigungstechnologien steht. Diese Technologien haben die Gemeinsamkeit, dass Bauteile durch das schichtweise Auftragen von Material aufgebaut werden. Primär werden dabei Kunststoffe und Metalle verarbeitet.
Seit Jahren hat sich das “Rapid Prototyping” in der Industrie einen Namen gemacht, was diese Technologie jedoch – wie der Name schon sagt – auf den schnellen Prototypenbau reduziert. Diese Einordnung wird dem Potenzial, das in der Additiven Fertigung für industrielle Anwendungen steckt, jedoch bei weitem nicht mehr gerecht.

Die Additive Fertigung zeigt Ihre Stärken, wo konventionelle Fertigungstechnologien an Grenzen stoßen. Die zentralen Vorteile, die mit Hilfe dieser neuartigen Technologie erzielt werden, sind schnellere Produktentwicklung und Wiederbeschaffung, bessere Produkteigenschaften sowie deutliche Kostenersparnisse. Die Schlüssel zu diesen Vorteilen sind einerseits die richtige Anwendung und andererseits ein Umdenken in der Produktentwicklung. Um das Potenzial erfolgreich umsetzen zu können, sind Erfahrung und Wissen bezüglich dieser Technologien notwendig. Interessierte Unternehmen haben die Möglichkeit entsprechend spezialisierte Entwicklungsdienstleister heranzuziehen.

Grob kann festgehalten werden, dass Sonderanwendungen in Kleinserie und Einzelanfertigungen im Sondermaschinenbau meist gute Ansatzpunkte bieten. Welche Seriengröße hierbei rentabel ist, hängt stark vom Volumen und dem Material der Bauteile ab. Konkret ist zu sagen: Je kleiner die Losgröße und das Bauteilvolumen, desto wahrscheinlicher die Kostenersparnis mit der Additiven Fertigung. Die großen Potenziale entstehen unter anderem, wenn komplexe Baugruppen konstruktiv in ein einziges Bauteil zusammengefasst und zusätzliche Funktionen integriert werden. Das spart Entwicklungszeit, Montagekosten und Produktionskosten sowie erzielt unvorhergesehene Produktinnovationen.

In der Branche ist eine Art Aufbruchstimmung entstanden, da die Additive Fertigung mittlerweile für die Kleinserienfertigung im Maschinenbau gewappnet ist. Die Erfolge durch Vorreiter wie z.B. Airbus und Festo übertragen sich merklich auf die Stimmung in der Industrie. Diese Vorreiter haben verstanden, dass es nicht mit dem Kauf eines entsprechenden Fertigungssystems getan ist, sondern ausschlaggebende Vorteile erst durch ganz neue Lösungswege in der Entwicklung und Konstruktion entstehen. Die meisten entstandenen Innovationen im Maschinen- und Sondermaschinenbau bleiben der Öffentlichkeit verborgen. Das liegt vorwiegend am Schutz vor dem Wettbewerb, dem man ein paar Schritte vorausgeeilt ist.

Anschauliche Beispiele solcher Innovationen sind daher rar. Zwei konkrete Anschauungsbeispiele sind in den Abbildungen 1 bis 4 ersichtlich. Die genaue Anwendung und Branche dieser Beispiele, welche von der ZmartPart GmbH entwickelt wurden, stehen auch in diesem Fall unter Geheimhaltung, aber die Vorteile sind schnell erklärt:

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Hier besteht die ursprüngliche Lösung aus 6 Frästeilen und zusätzlichen 17 Kaufteilen. Die Additive Lösung wird an einem Stück gefertigt. Die neue Lösung hat gegenüber der konventionellen Lösung keine relevanten Nachteile, jedoch außerordentliche Vorteile. Der Greifer wird in 7 Varianten bei einer Jahresstückzahl von je ca. 20-30 Stück hergestellt.

 

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Hierbei handelt es sich um ein Anlagenbauteil aus Kunststoff, das in einer Stückzahl von 2 bis 4 Stück gefertigt wird. Es werden laufend individuelle Varianten und Größen benötigt. Das ursprünglich gefräste Antriebsrad ist wegen der Anforderungen recht teuer zu fertigen, muss montiert werden und hat eine lange Lieferzeit. Das neu entwickelte Antriebsrad wird am Stück gefertigt und ist deutlich günstiger, leichter und in kürzerer Zeit entwickelt. Die technischen Anforderungen sind durchweg erfüllt.

 

Derzeit weist der Markt der Additiven Fertigung im Bereich Fertigungssysteme und Dienstleistung rasante Wachstumsraten auf. Gründe hierfür sind einerseits das globale Interesse in der Öffentlichkeit an diesem Thema. Der stärkste Nachfragesog kommt jedoch aus der Industrie, die offensichtlich auf diesen Zug mit unbekanntem Ziel rechtzeitig aufspringen möchte.

Die letztendliche Fassung des Artikels im Industrieanzeiger finden Sie HIER!