3D-Drucker
Hochwertige 3D-Drucker
Die Industrie steht in diesem Jahrzehnt vor großen Herausforderungen. Die Weltbevölkerung wächst, die Nachfrage steigt, genauso aber auch die Konkurrenz. Gleichzeitig steigen die Produktionskosten durch weiterhin geschwächte Lieferketten und die Erhöhung der Gas- und Energiepreise. Auch der Klimawandel sorgt in der Industrie für Schwierigkeiten, durch die immer dringlicher werdende Notwendigkeit, lange Transportwege zu vermeiden, die Abfallproduktion zu reduzieren und CO2-Emissionen einzusparen.
Die Additive Fertigung kann diese Probleme sicherlich nicht in Luft auflösen, sie bietet jedoch die Chance, einige dieser Herausforderungen zu vereinfachen oder gar zu überwinden.
Schon heute benutzen viele Industriebetriebe die Additive Fertigung, um ihre Produktion zu verbessern. Diesen Unternehmen brauche ich nicht zu erklären, welche Vorteile diese Art der Fertigung bietet. Es gibt aber auch genug Unternehmen, welche die Entscheidung für einen 3D-Drucker noch nicht abschließend getroffen haben und an genau diese richtet sich dieser Blogbeitrag.
Ich werde Ihnen aufzeigen, wie die Additive Fertigung Ihre Produktion vereinfachen, verbessern und vervollständigen kann. Von einer Verringerung der Produktionskosten über innovativere Produktentwicklung bis hin zu einer Verkleinerung des ökologischen Fußabdrucks – all das ist mit der Additiven Fertigung möglich!
Verringerung der Produktionskosten
Eine der am häufigsten wiederkehrenden Thematiken in Industriebetrieben ist die Verringerung der Produktionskosten. Sei es zur Erhöhung der Gewinnmargen, Verbesserung der Marktposition durch geringere Preise oder um weitere Investitionen zu ermöglichen, niedrige Produktionskosten sind für jedes Industrieunternehmen wünschenswert.
Derzeit ist an eine Senkung der Produktionskosten jedoch kaum zu denken. Explodierende Energiepreise aufgrund des Ukrainekonflikts, der Fachkräftemangel und schwächelnde Lieferketten sorgen für schwierige Verhältnisse in der Produktion.
Wie kann die Additive Fertigung hier Abhilfe schaffen? Einerseits mit der Möglichkeit, das benötigte Produktionspersonal zu reduzieren. Dies erreicht der 3D-Druck dadurch, dass Produktionsschritte teilweise oder vollständig automatisiert werden können. Unter Umständen können bestimmte Produktionsschritte durch die Additive Fertigung sogar eliminiert werden.
Sicherlich benötigt auch ein 3D-Drucker Personal, wie z. B. Wartungs- oder Bedienungspersonal. Nichtsdestotrotz können durch den Einsatz der Additiven Fertigung unterm Strich Personal und damit auch Kosten eingespart werden. Durch mögliche zusätzliche Automatisierungslösungen (z. B. Roboterarme) kann diese Einsparung sogar noch weiter ausgebaut werden.
Andererseits sorgt die Additive Fertigung für eine erhöhte Unabhängigkeit von externen Herstellern. Durch die Möglichkeit, benötigte Bauteile im wahrsten Sinne des Wortes „auf Knopfdruck“ herzustellen, lassen sich bisher outgesourcte Produktionsschritte ins eigene Werk verlagern. Durch diese Verlagerung sind auch Anpassungen am Produkt schneller umsetzbar, was weitere Kosten einspart.
Ebenfalls wird das Klima durch diese Verlagerung ins eigene Werk geschützt. Durch die Eigenherstellung von Bauteilen werden unnötige Transportwege reduziert und damit CO2-Emissionen eingespart.
Auch die Einsparung von Lagerhaltungskosten sollte nicht unerwähnt bleiben. Die Additive Fertigung perfektioniert das Just-in-Time-Verfahren, wodurch die Mehrproduktion von Komponenten, um bei möglichen Defekten einen verzögerungsfreien Austausch zu gewährleisten und die Produktion am Laufen zu halten, nicht mehr benötigt wird, da defekte Teile mit schnell neu hergestellt werden können.
Durch dieses Just-in-Time-Verfahren und die Einsparung der Mehrproduktion von Komponenten wird wiederum ebenfalls das Klima entlastet, indem Abfälle reduziert werden und weniger Lagerplatz benötigt wird.
Die Additive Fertigung bietet also mehrere Chancen, um Produktionskosten zu reduzieren. Eine universell anwendbare Prozentzahl der Einsparungen lässt sich leider nicht nennen, da die Einsparungen je nach Branche, Drucker, Druckverfahren und Auslastung der Druckanlage(n) individuell ausfallen. Generell lässt sich jedoch sagen, dass mit der Additiven Fertigung bis zu 70 % der Produktionskosten eingespart werden können!
Aber nicht nur die Kosten sind ein essenzieller Faktor in der Industrie. Mindestens genauso wichtig ist die Geschwindigkeit der Produktion.
Beschleunigung der Produktion
Die Geschwindigkeit der Produktion spielt eine exorbitante Rolle für den Erfolg eines Industriebetriebs. Gerade zu Beginn der Corona-Pandemie haben wir alle erlebt, wie unerwartet bestimmte Produkte von den Ladentheken gerissen werden können. Die Gewinner solcher Situationen sind stets die Unternehmen, die sich schnell an die neuen Umstände adaptieren und ihre Produktion an die rasant steigende Nachfrage anpassen können.
Die Additive Fertigung sorgt in drei Bereichen für eine Beschleunigung der Produktion. Erstens sorgt sie für einen schnelleren Wechsel zwischen einzelnen Produktionsschritten. Durch eine zentrale Platzierung des 3D-Druckers können zeitfressende Laufwege verkürzt werden und durch den beschleunigten Materialwechsel sorgt der 3D-Druck für eine anpassungsfähigere Produktion.
Zweitens ermöglicht die Additive Fertigung eine Simplifizierung von Produktionsschritten. Durch die Möglichkeit, bestimmte Produktionsschritte miteinander zu verflechten, wird die Arbeit für Mitarbeiter erleichtert, wodurch auch die Fehlerquote reduziert werden kann.
Auch durch die Eigenschaft der Additiven Fertigung, vollständig werkzeuglos zu arbeiten, werden verschiedene Produktionsschritte vereinfacht.
Wo wir schon das Wort „Fehlerquote“ erwähnt haben – drittens kann die Additive Fertigung mit der Verringerung dieser Quote die Geschwindigkeit der Produktion weiter steigern. Durch eine Verminderung menschlichen Versagens, welche mit der Automation durch die Additive Fertigung einhergeht, können Fehlproduktionen und Ausfallzeiten innerhalb der Produktion reduziert und dadurch die Effizienz erhöht werden.
Kostenreduktion und Geschwindigkeitserhöhung – zwei Punkte, welche für viele Industriebetriebe schon ausreichen würden, um sich für die Nutzung der Additiven Fertigung zu entscheiden. Aber es gibt noch mehr Vorteile, welche der 3D-Druck für die Industrie bietet!
Einfachere Erfüllung von Kundenwünschen
Durch die Additive Fertigung öffnet sich eine neue Welt der Individualisierung von Produkten. Kundenspezifische Änderungen können beispielsweise direkt am digitalen Modell durchgeführt werden, um unnötige Fehlkonstruktionen zu vermeiden. Des Weiteren besteht die Option, auch kundeneigene digitale Modelle zu verwenden oder, falls Kunden eine exakte Nachbildung eines bereits bestehenden Produkts möchten, in Kombination mit einem 3D-Scanner exakte Replikate herzustellen.
Durch die vielfältige Materialauswahl, bei industriellen 3D-Druckanlagen zumeist inklusive Hochleistungsmaterialien wie Superpolymeren, und die Möglichkeit einiger 3D-Drucker, mehrere Materialien gleichzeitig zu verarbeiten, lassen sich mit der Additiven Fertigung einzigartige Geometrien, Details und Bauteileigenschaften anfertigen. Dies sorgt für weitere Individualisierungsmöglichkeiten und die spezifischere Anpassung an Kundenwünsche.
Die Additive Fertigung ermöglicht außerdem eine Erweiterung des Produktportfolios durch eine schnellere Produkt- und Designentwicklung. Diese Erweiterung kann Änderungen von Kundenpräferenzen ohne Verzögerungen entgegenkommen und führt uns auch gleich zu unserem nächsten Vorteil für die Industrie – die schnellere Reaktion auf Marktveränderungen.
Schnellere Reaktion auf Marktveränderungen
Durch die Geschwindigkeit und die schnellen Anpassungsmöglichkeiten der Additiven Fertigung lassen sich Marktveränderungen weitaus zügiger im Produktportfolio umsetzen als mit herkömmlichen Fertigungsmethoden.
Dank dieser Anpassungsfähigkeit können neue Trends in noch nie dagewesener Geschwindigkeit umgesetzt werden. Durch Rapid Prototyping lassen sich die neuen Eigenschaften der Produkte, welche zuvor im digitalen Modell an die neuen Trends angepasst wurden, schneller testen und so auch schneller auf den Markt bringen.
Wenn wir schon beim Thema Markt sind – durch die einzigartigen Merkmale von Bauteilen, die mit der Additiven Fertigung möglich sind, lassen sich auch neue Unique Selling Propositions verwirklichen, welche die Schaffung von Marktvorteilen begünstigen.
Auch die Erschließung neuer Marktsegmente und eine damit einhergehende Erweiterung des Kundenstamms sind dank dieser einzigartigen Eigenschaften, welche in der traditionellen Herstellung teilweise entweder unmöglich oder sehr kosten- und zeitintensiv wären, in greifbarer Nähe.
Schon kurz wurde das Rapid Prototyping angesprochen. Dies ist ein weiterer großer Vorteil der Additiven Fertigung, denn es unterstützt die Industrie auch im wichtigsten Teil des Produktlebenszyklus – der Produktentwicklung.
Innovativere Produktentwicklung
Der 3D-Druck ermöglicht eine weitaus größere Designfreiheit für Entwickler und Ingenieure. Durch die Möglichkeit, mehr Designiterationen in derselben Zeit zu erstellen, erhält ein Unternehmen die Chance, Ideen mehr Raum zu geben, sie schneller zu testen und mögliche Korrekturen ohne großen Aufwand direkt am digitalen Modell vorzunehmen.
Auch der Arbeitsablauf kann durch den Einsatz der Additiven Fertigung verbessert werden. Durch die direkte Prüfung von Designiterationen am digitalen Modell und der möglichen Eigenherstellung bisher outgesourcter Bauteile lässt sich die Planungssicherheit und Anpassungsfähigkeit für Projekte und Produkte erhöhen.
Zu guter Letzt lassen sich durch die Additive Fertigung Ideen, mit Hilfe der unkomplizierten Umsetzung dank digitaler Modelle, schneller in die Tat, und damit auch schneller in ein Produkt, umsetzen. Dadurch steigen Produktivität und Anpassungsfähigkeit von Industrieunternehmen weiter.
Als letzten Punkt in diesem Blogeintrag möchte ich über die Möglichkeit der Additiven Fertigung, einen großen Beitrag zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks von Unternehmen zu leisten, schreiben. Dieser Punkt verdient eigentlich seinen eigenen Blogeintrag, aber wir werden uns, zumindest vorerst, mit einer Kurzfassung begnügen müssen.
Verringerung des ökologischen Fußabdrucks
Die CO2-Emissionen und das Klima wurden schon im ersten Vorteil der Additiven Fertigung für Industriebetriebe angeschnitten. Kurz rekapituliert: Durch die Perfektion der Just-in-Time-Herstellung im eigenen Werk, können unnötige Transportwege vermieden und die Abfallproduktion reduziert werden.
Rund um die Abfallproduktion gibt es aber einen weiteren riesigen Vorteil der Additiven Fertigung – die Wiederverwendbarkeit von Materialien.
Bei jeder Produktion entsteht Abfall. Ob Produktion mit Kunststoffen, Metallen oder Harzen, bei jedem Produktionsprozess wird eine gewisse Menge der verwendeten Materialien übrigbleiben, da sie nicht oder nicht vollständig verarbeitet wurden.
In der traditionellen Fertigung sind diese Materialien in den häufigsten Fällen wertlos. Eine Wiederverwendung von kleinsten Metall- oder Kunststoffstücken ist zumeist mit einem Mehraufwand verbunden, welcher wirtschaftlich nicht tragbar ist. Anders bei der Additiven Fertigung – vor allem dem 3D-Druck mit Polymer-Pulver.
Auch bei diesem Herstellungsverfahren bleibt Material übrig, nämlich Pulver, welches nicht gesintert bzw. nicht verklebt wurde. Die meisten dieser Pulver können jedoch ohne großen Mehraufwand wiederverwendet werden.
Das Pulver wird von den Bauteilen entfernt und kann dabei mit dem richtigen Zubehör (z. B. der Pulverhandlingstation von Sinterit) direkt in ein automatisiertes Sieb geleitet werden. Dieses bereitet das Pulver dann selbstständig auf, indem es mögliche Verklumpungen entfernt. Daraufhin muss das Pulver nur aus dem Sieb entnommen und zurück in die Materialzufuhr gelegt werden – schon wird aus dem sonst „verschwendeten“ Material wieder verwendbares Material.
Aber nicht nur der 3D-Druck mit Polymer-Pulver bietet eine effiziente Wiederverwendung von Materialien. Es können z. B. Stützstrukturen, welche bei manchen Druckverfahren zum Einsatz kommen müssen, häufig problemlos wiederverwendet werden. Bei einigen Materialien kann auch das komplett verdruckte Material, z. B. bei Fehlkonstruktionen, vollständig von der Bauplatte entfernt und wiederverwendet werden.
Die Additive Fertigung bietet rund um den Klimaschutz also die Möglichkeit, CO2-Emissionen dank Verringerung der Transportwege zu reduzieren und die Abfallproduktion auf ein Mindestmaß zu verringern. Daneben kommen noch viele weitere Vorteile und Chancen für den Klimaschutz – aber dazu ein andermal mehr.
Fazit
Die Additive Fertigung bietet für beinahe jedes Industrieunternehmen Vorteile. Sei es die Beschleunigung der Produktion, eine Reduktion der Produktionskosten, eine bessere Positionierung am Markt oder Klimaschutz – die Additive Fertigung bietet das alles (und mehr).
Der 3D-Druck dient bereits vielen Unternehmen als Garant für Effizienz und Effektivität. Viele Unternehmen hadern aber noch mit der Entscheidung. Eine industrielle 3D-Druckanlage ist eine große Anschaffung und bevor diese getätigt wird, müssen viele Fragestellungen beantwortet werden.
Was muss ich bei einem Kauf beachten? Welcher Drucker ist am besten für mich geeignet? Welche Vor- und Nachteile bieten die verschiedenen Drucktechnologien? Was muss ich für die Integration des 3D-Druckers in meinen bereits bestehenden Produktionszyklus bedenken und wie erreiche ich diese Integration möglichst effizient?
Sie haben Interesse an der Anschaffung eines industriellen 3D-Druckers, aber quälen sich mit diesen und mehr Fragestellungen rund um dessen Anschaffung? Dann ist die Teilnahme an diesem Webinar, welches sich exakt um diese Fragestellungen dreht, nur zu empfehlen!