Einstieg in den 3D-Druck

Finden Sie die Vorteile für Ihr Unternehmen

| Autor / Redakteur: Matthias Illgner und Christian Seidel / Simone Käfer

Mit der Additiven Fertigung können beispielsweise solche Außenreibahlen mit verbesserter Steifigkeit gedruckt werden. Bleibt die Frage: Kaufen oder selbst herstellen?
Mit der Additiven Fertigung können beispielsweise solche Außenreibahlen mit verbesserter Steifigkeit gedruckt werden. Bleibt die Frage: Kaufen oder selbst herstellen? (Bild: Fraunhofer-IGCV)

Additive Fertigung bietet viele Möglichkeiten. Aber lohnt sich für Ihr Unternehmen eine Investition in diese Technik? Und wenn ja, welches Druckverfahren ist für Ihre Anwendungen sinnvoll? Methoden, mit denen Sie Antworten finden, bietet das Fraunhofer-IGCV.

Genau zwei Fragen sollten Sie sich stellen, bevor Sie in die Additive Fertigung einsteigen. Zum einen: Welche Anwendungen kann ich derzeit damit umsetzen und wie sieht die Entwicklung der Technik aus? Zum anderen: Kann mein Unternehmen mittelfristig die erforderlichen Kompetenzen zu additiven Produktionsverfahren aufbauen, um die Möglichkeiten langfristig nutzen zu können?

Für die Beantwortung dieser Fragen hat das Fraunhofer-IGCV einen Methodenbaukasten zusammengestellt, der Sie bei der Bewertung und Implementierung additiver Techniken unterstützen kann. Die Methoden basieren auf den Erfahrungen,die aus Projekten mit Unternehmen unterschiedlicher Branchen gewonnen wurden. Mit dem Baukasten kann eine umfassende Studie zur Gesamtsituation der additiven Techniken erstellt, aber auch fokussierte Fragestellungen können beantwortet werden. Generelles Ziel ist eine individuelle Roadmap, die das Potenzial additiver Techniken für ein Unternehmen aufzeigt und Szenarien enthält, wie die Potenziale umgesetzt werden können.

Potenziale finden

Die Methoden des Baukastens gliedern sich in die drei Schritte „Potenziale finden“, „Potenziale bewerten“ und „Potenziale nutzen“. Die einzelnen Schritte müssen dabei allerdings nicht zwangsläufig chronologisch bearbeitet werden, sondern sie können je nach Situation des Unternehmens auch parallel umgesetzt werden.

Zur Analyse der aktuellen Situation können wissens- und datenbasierte Methoden angewendet werden. Die wissensbasierten Methoden nutzen das vorhandene Know-how der Mitarbeiter zu Produkten und Prozessen und verbinden es mit Expertenwissen zu additiven Fertigungsverfahren. Dabei entstehen einerseits Ideen für den Einsatz additiver Techniken, andererseits setzen sich die Mitarbeiter des Unternehmens aktiv mit additiven Techniken in Bezug auf die eigenen Produkte auseinander, wodurch bereits Kompetenz zu diesem Themenfeld aufgebaut wird.

Die datenbasierten Methoden greifen auf die im Unternehmen vorhandenen Daten zu Bauteilen und Prozessen zurück. Die Kennzahlen zu einzelnen Bauteilen werden dabei im Kontext der Additiven Fertigung unternehmensspezifisch bewertet und zu einem Gesamtpotenzial zusammengefasst. Mit der datenbasierten Vorgehensweise wird ein guter Überblick über das gesamte Potenzial für die additive Fertigung im Produktportfolio gewonnen. Je nach Umfang der zur Verfügung stehenden Daten lässt sich die Analyse nach geometrischen, wirtschaftlichen und/oder logistischen Aspekten gliedern oder auf diese Bereiche einschränken. Wichtig ist es, nicht auf Standardkennwerte zurückzugreifen, sondern die für das betrachtete Unternehmen geeigneten Kennwerte zu entwickeln.

Mit dem methodischen Baukasten des Fraunhofer-IGCV lassen sich die Potenziale der Additiven Fertigung ermitteln.
Mit dem methodischen Baukasten des Fraunhofer-IGCV lassen sich die Potenziale der Additiven Fertigung ermitteln. (Bild: Fraunhofer-IGCV)

Potenziale bewerten

Die Bewertung möglicher Anwendungen basiert auf fünf Geschäftsmodellen. Grundsätzlich lassen sich zwei Wirkungsweisen beim wirtschaftlichen Einsatz additiver Verfahren unterscheiden: Zum einen kann die Funktionalität und damit der Nutzen und Wert des Produktes gesteigert werden. Zum anderen können die Kosten über die Lebensdauer des Produktes reduziert werden. In vielen Fällen lassen sich auch beide Vorteile kombinieren, wodurch ein Produkt mit verbesserter Funktionalität und geringeren Gesamtkosten entsteht.

Mit 3D-Druck können komplexe Geometrien gestaltet werden, ohne dass dies die Produktionskosten signifikant erhöht. Häufig werden daher neue Wege in der Konstruktion beschritten, die ein Produkt wesentlich verbessern oder vereinfachen. Da additive Verfahren werkzeuglos arbeiten, können auch geringe Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden, was eine Serienproduktion von individualisierten Produkten realisierbar macht. Additive Verfahren verwenden in den meisten Fällen ein digitales 3D-Modell des Produkts, wodurch eine dezentrale Fertigung möglich wird. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um neue Wege in der Logistik umzusetzen, wie die Herstellung von Ersatzteilen vor Ort. Schließlich lassen sich auch neue Vorgehensweisen für die Reparatur von Bauteilen etablieren, deren Reparatur mit konventionellen Verfahren nicht wirtschaftlich umgesetzt werden kann.

Potenziale nutzen

Sind lohnende Einsatzmöglichkeiten für additive Verfahren gefunden, stehen zwei Handlungsfelder im Fokus. Die Auslegung der Prozesskette kann sowohl die Einführung additiver Fertigungsverfahren in die eigene Produktion umfassen wie auch die Qualifizierung von Zulieferern, die sich auf den jeweiligen Prozess spezialisiert haben.

Sollen eigene Fertigungskapazitäten aufgebaut werden, sind insbesondere die Anlagenauswahl und die generelle hardware- und softwarebasierte Produktionsplanung wichtige Aspekte. Neben dem Aufbau der Prozesskette müssen den Mitarbeitern auch die erforderlichen Kompetenzen zum Betrieb der Prozesskette vermittelt werden.

* Matthias Illgner ist wissenschaftlicher Mitarbeiter, Dr.-Ing. Christian Seidel ist Abteilungsleiter am Fraunhofer-IGCV in 86153 Augsburg, Tel. (08 21) 9 06 78-1 40, matthias.illgner@igcv.fraunhofer.de

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