3D-Druck als fester Bestandteil der Fertigung und Entwicklung.

Die additive Fertigung erhält vermehrt Einzug in die Produktionsstätten der deutschen Unternehmen. Das in der Vergangenheit noch als Spielerei abgetane 3D-Druckverfahren hat sich mittlerweile einen höheren Stellenwert erarbeitet.

Das liegt vor allem daran, dass die 3D-Drucksysteme sich beständig weiterentwickelt haben. Durch die Vielfalt an verwendbaren Materialien und 3D-Druckverfahren ergeben sich immer mehr Möglichkeiten und Anwendungsfelder.

In unserem mehrteiligen Beitrag geben wir Ihnen einen Einblick über mögliche Einsatzbereiche und Applikationen, für die der 3D-Druck gewinnbringend eingesetzt werden kann.

Prototypenfertigung und Anschauungsmodelle:

Im Bereich der Prototypenfertigung ist der 3D-Druck schon seit einigen Jahren nicht mehr wegzudenken.

Durch die Verkürzung von Produktlebenszyklen und die steigende Individualisierung von Produkten, kann der 3D-Druck seine Vorteile ausspielen.

Die additive Fertigung bietet dem Anwender die Möglichkeit, mehrere Produktiterationen in relativ kurzer Zeit bzw. einem Druckvorgang zu erstellen, um gerade unter dem Zeit- und Kostengesichtspunkt enorme Einsparungspotentiale von bis zu 75% ggü. den konventionellen Herstellungsverfahren zu erzielen.

Ein Beispiel:

Das Unternehmen "Phantasie GmbH" plant ein neues Design für seine bunten Blumenvasen einzuführen. Die Planer und Konstrukteure des Unternehmens benötigen 7-14 Tage zur Erstellung der Konstruktions(Bau-)zeichnung. Anschließend werden für die Konstruktion und den Werkzeugbau( Formhälften, Kerne und Schieber) einer bzw. mehrerer Gussform(en), noch einmal 21 - 28 Tage je Gussform in Anspruch genommen. Für eventuelle Nachbearbeitungsschritte, wie Korrekturschleifen hat das Unternehmen eine durchschnittliche Bearbeitungszeit von 1 - 2 Tagen festgelegt. Nun kann das eigentliche Modell der Blumenvase mittels Einspritzung des Gussmaterials im Spritzgussverfahren hergestellt werden.

Kostenfaktoren bei der Spritzgusserstellung:

• Bauteilkomplexität
• Bauteilgröße
• Genauigkeit
• Stückzahl

Gesamtdauer: 29 - 44 Tage ; Gesamtkosten: ca. 10.500,00€

Alternativ stellt das Unternehmen seine Werkzeughalterung mittels additiver Fertigung her. Der zeitliche und kostentechnische Aufwand für die Konstruktions(Bau-)zeichnung ist nahezu identisch zu der konventionellen Herangehensweise. Für die Herstellung allerdings, wird lediglich ein Zeitaufwand von 1-3 Tagen in Anspruch genommen, da zunächst einmal mehrere Iterationen in einem Druckvorgang erstellt werden können und kein vorgelagerter Formenbau für die Modellierung benötigt wird. Für die Nachbearbeitung bei komplexen Bauteilgeometrien mit Überhängen, die durch Stützstrukturen gehalten werden, setzen wir in diesem Beispiel noch einmal großzügig 1 - 2 Tage an. 

Kurzum: Virtuelles Modell erstellen, Material auswählen, 3D-Drucker einrichten, passende Druckparameter wählen, drucken lassen, nachbearbeiten.

Kostenfaktoren bei der 3D-Druck-Modellierung:

• Materialeinsatz
• Bauvolumen
• Nachbearbeitung

Gesamtdauer: 14 - 24 Tage ; Gesamtkosten: ca. 2.500,00€

Einsparungspotential gesamt:

Zeitersparnis: 19 - 23 Tage ; Kostenersparnis: ca. 8.000,00€( ~76%)

Anhand dieses vereinfachten, fiktiven Beispiels wird sehr gut deutlich, wie enorm das Einsparungspotential bei der Prototypenfertigung unter zeitlichen und kostentechnischen Gesichtspunkten sein kann. Natürlich variieren diese Angaben je nach Bauteildimension/-komplexität und durch eventuelle Nachbearbeitungsschritte und Fügeprozesse, durch die Modellerstellung in mehreren Komponenten.

In einem weiteren Beitrag widmen wir uns der Kleinserienfertigung und der Ersatzteilfertigung, sowie der Entwicklung von Montagehilfen und Halterungen.

 

Sie haben Fragen zu den Anwendungsbereichen und Möglichkeiten der additiven Fertigung?

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