Praxisbeispiele Additive Fertigung erfolgreich integrieren

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Materialise GmbH

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Wie sich additive Fertigung in die Produktion integrieren lässt und welche Vorteile das bietet, zeigen folgende Beispiele aus der Praxis.

Es lohnt sich, Additive und traditionelle Fertigung zu kombinieren, wenn sich dadurch komplizierte Prozesse und Bauteile vereinfachen lassen. Das zeigt eine Lampenhalterung, die Signify (vormals Philips Lighting) mittels 3D-Druck neu gestaltete. Sie funktioniert seit mehreren Jahren ohne einen einzigen Bruch und ermöglicht Kosteneinsparungen von rund 89.000 Euro pro Jahr. 

Eine von Materialise gemeinsam mit Volvo optimierte Klebevorrichtung, die alle bisherigen Komponenten vereint, ist ein weiteres Beispiel. Sie wiegt 64 Prozent weniger und ist innerhalb von gerade einmal zwei Wochen lieferbar. Außerdem ist sie fast um die Hälfte günstiger als die Vorgängerversion.

Bei einfacheren Teilen kann die Integration von AM unter anderem dann Vorteile bieten, wenn nur geringe Stückzahlen erforderlich sind und es bei traditioneller Fertigung lange Lieferzeiten gibt. Das zeigt etwa der 3D-Druck einer Treibstoffdüse von GE Aviation: Das Bauteil wurde aus einem Stück gefertigt und ist nun 63 Prozent leichter ist als die herkömmlich produzierte Version.  Das Startup Lift Aircraft produzierte mit AM außerdem mehr als 100 flugfertige Leichtbaukomponenten für einen Senkrechtstarter für den Personentransport und konnte das Gerät dadurch in weniger als 13 Monaten zum Start bringen. 

Hybride Produktionsmodelle sind weiterhin ideal für Branchen, die schnell Ersatzteile benötigen, wie etwa die Luftfahrtindustrie. In Zusammenarbeit mit dem EASA-zertifizierten Konstruktionsbüro Expleo entwickelte Materialise zum Beispiel ein 3D-gedrucktes Reparaturset, mit dem sich defekte Flugzeugteile der Boeing 737 reparieren oder auch verstärken lassen.

Individualisierung von Produkten

Einen echten Mehrwert schaffen Additive Manufacturing und hybride Produktionsmodelle außerdem durch die Möglichkeit, Produkte zu individualisieren. Das kann sogar ganze Branchen verändern, wie das Beispiel von Phonak zeigt. Der Hörgerätehersteller nutzte als einer der Ersten den 3D-Druck und kundenspezifische Software, um den normalerweise arbeitsintensiven, manuellen Produktionsprozess zu digitalisieren und personalisierte 3D-gedruckte Schalen mit herkömmlichen elektronischen Einsätzen zu kombinieren. In weniger als fünf Jahren arbeitete die gesamte Branche auf diese Weise.

Ein Wandel ist aktuell auch in der Brillenbranche bemerkbar: Viele Brillenmarken bieten inzwischen neben traditionell hergestellten Gestellen individuelle 3D-gedruckte Brillengestelle an. Einige Marken setzen sogar biobasierte Materialien ein, um ihre Gemeinkosten zu senken, die Vorlaufzeiten zu verkürzen und die Produktleistung zu verbessern – und bringen so nachhaltige Mode schnell auf den Markt.

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 beispielsweise 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.

Additive Manufacturing erfolgreich integrieren

Eine wesentliche Herausforderung bei der Integration von AM in die Produktion ist das fehlende Fachwissen im Unternehmen. Eine Lösungsoption dafür ist die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen 3D-Druck-Anbieter, der auch beratend tätig ist und im besten Fall auch Mitarbeiterschulungen durchführt. Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die externen Experten zusätzlich bei der Identifikation sinnvoller Anwendungen sowie der additiven Gestaltung und dem Druck von Lösungen helfen können.

Einfacher wird die Integration außerdem durch 3D-Druck-Software-Lösungen, die jede Phase der additiven Fertigung inklusive der additiven Serienproduktion unterstützen und die sich auch mit vergleichsweise wenig AM-Erfahrung nutzen lassen. Im besten Fall sind die Lösungen noch über eine offene, aber sichere 3D-Druck-Plattform wie die CO-AM-Lösung von Materialise miteinander verbunden. Solche Lösungen geben Transparenz und Kontrolle über alle Teile der AM-Workflows und ermöglichen eine zentrale Planung, Steuerung und Optimierung von 3D-Druck-Prozessen – bis hin zu vollständig rationalisierten und skalierbaren Abläufen.

Spezielle, über eine Plattform verbundene 3D-Druck-Software ist auch die Antwort auf Vorbehalte hinsichtlich der für die Serienfertigung erforderlichen Qualität, Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit. Vor allem wenn dann auch noch eine Qualitätsmanagement-Software speziell für AM genutzt wird. Durch diese Kombination lässt sich jeder einzelne Prozess verfolgen und optimieren, sodass Unternehmen am Ende Produkte an verschiedenen Standorten effizient und in konsistenter, hoher Qualität fertigen können.

Bei der AM-Revolution mithalten

Alles in allem bietet die Kombination von AM und konventioneller Fertigung Unternehmen ein hohes Maß an Flexibilität. Werkzeuge und Produkte lassen sich schnell anpassen und optimieren, ohne die Konsistenz der Fertigungslinie zu beeinträchtigen. Dadurch und durch AM-basierte Prozessinnovationen lassen sich Kosten und Unterbrechungen reduzieren und Risiken verringern. Durch Einbindung von AM sind Produkte zudem auch in kleinen Mengen schnell lieferbar. Durch Individualisierung, erweiterte Funktionalitäten, längere Lebensdauer, Gewichtsreduktion und andere, mit AM realisierbare Merkmale werden Artikel für Kunden außerdem attraktiver.

Vor dem Hintergrund dieser Vorteile und den heute verfügbaren Möglichkeiten, Hindernisse bei der Integration zu überwinden, werden immer mehr Unternehmen aller Branchen ein hybrides Produktionsmodell einführen. Damit stellen sie sicher, dass sie nicht den Anschluss verlieren bei dieser langsamen Revolution, die zuletzt Fahrt aufgenommen hat.