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3D-Druck als Problemlöser Bei diesen Stückzahlen lohnt sich die additive Fertigung

ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH

Bild: iStock, Olique
08.11.2018

Additive Verfahren kommen immer häufiger in der Produktion zum Einsatz. Doch es gibt Vorbehalte: Gerade bei größeren Stückzahlen sei diese Technologie zu langsam und zu teuer, um herkömmlichen Fertigungsverfahren, wie beispielsweise dem Spritz- oder Druckguss, Konkurrenz zu machen. Für welche Losgrößen rentiert sich also der Einsatz von additiven Verfahren in der Fertigung?

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  • „Additive Verfahren werden bereits heute in vielen Industrien weit über das anfängliche Prototyping hinaus genutzt. Besonders im Werkzeug- und Formenbau, der Luftfahrt oder Automobil­industrie werden Ersatzteile von Losgröße 1 bis hin zur Kleinserie gefertigt. Durch die wegfallenden Rüst-, Werkzeug- und Programmierkosten entstehen hier enorme Vorteile. Daher nutzen Firmen gerade im Bereich Prototypen die Vorteile des 3D-Drucks, unabhängig von der verwendeten Drucktechnologie. Neben dem Nutzen der Prototypen, oder wenn Bauteile nur über den 3D-Druck fertigbar sind, können aber auch größere Serien durchaus sinnvoll sein. Im Konkreten heißt dies, dass wir aktuell alles von Losgröße 1 bis mehrere Tausend Stück bei uns im Werk fertigen. Im Durchschnitt haben die bei uns laufenden Projekte eine Losgröße von 1 bis 50.“ Daniel Cohn, Geschäftsführer, Protolabs

    „Additive Verfahren werden bereits heute in vielen Industrien weit über das anfängliche Prototyping hinaus genutzt. Besonders im Werkzeug- und Formenbau, der Luftfahrt oder Automobil­industrie werden Ersatzteile von Losgröße 1 bis hin zur Kleinserie gefertigt. Durch die wegfallenden Rüst-, Werkzeug- und Programmierkosten entstehen hier enorme Vorteile. Daher nutzen Firmen gerade im Bereich Prototypen die Vorteile des 3D-Drucks, unabhängig von der verwendeten Drucktechnologie. Neben dem Nutzen der Prototypen, oder wenn Bauteile nur über den 3D-Druck fertigbar sind, können aber auch größere Serien durchaus sinnvoll sein. Im Konkreten heißt dies, dass wir aktuell alles von Losgröße 1 bis mehrere Tausend Stück bei uns im Werk fertigen. Im Durchschnitt haben die bei uns laufenden Projekte eine Losgröße von 1 bis 50.“

    Daniel Cohn, Geschäftsführer, Protolabs

    Bild: Protolabs

  • „Es gibt AM-Fertiger, die Hunderte von Kunststoffteilen als Schlüsselkomponenten in Baugruppen integrieren, weil die konventionelle Fertigung zu aufwändig ist. Die Bauteile – meist im Laser­sinterverfahren hergestellt – bewähren sich im harten Maschinenumfeld. Generell gilt aber: Von Stückzahl­grenzen zu sprechen ist schwierig. Stattdessen: Den Mehrwert von AM entdecken, denn dann spielen nicht nur die direkten Herstellungskosten eine Rolle! Statt teurer Spritzgusswerkzeuge werden für kleine Stückzahlen AM-gefertigte Werkzeuge eingesetzt. Flexible Fertigung on demand ist besser als teure Vorratshaltung. Funktionsintegration amortisiert die Kosten bei der Montage und in der Qualität. Leichtbau fragt nicht nach Stückzahlen, wenn im Betrieb die Herstellungskosten mehrfach eingespart werden.“ Rainer Gebhardt, Projektleiter der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing, VDMA

    „Es gibt AM-Fertiger, die Hunderte von Kunststoffteilen als Schlüsselkomponenten in Baugruppen integrieren, weil die konventionelle Fertigung zu aufwändig ist. Die Bauteile – meist im Laser­sinterverfahren hergestellt – bewähren sich im harten Maschinenumfeld. Generell gilt aber: Von Stückzahl­grenzen zu sprechen ist schwierig. Stattdessen: Den Mehrwert von AM entdecken, denn dann spielen nicht nur die direkten Herstellungskosten eine Rolle! Statt teurer Spritzgusswerkzeuge werden für kleine Stückzahlen AM-gefertigte Werkzeuge eingesetzt. Flexible Fertigung on demand ist besser als teure Vorratshaltung. Funktionsintegration amortisiert die Kosten bei der Montage und in der Qualität. Leichtbau fragt nicht nach Stückzahlen, wenn im Betrieb die Herstellungskosten mehrfach eingespart werden.“

    Rainer Gebhardt, Projektleiter der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing, VDMA

    Bild: VDMA

  • Im Fall des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) lassen sich kleine bis mittlere Serien „echter“ Funktionsbauteile aus dem gleichen Material und in gleicher Form herstellen, wie sie auch später für die Großserie beim Spritzgießen verwendet werden können. Für die wirtschaftliche Produktion größerer Stückzahlen muss genau kalkuliert werden, in welcher Zeit welche Teilemenge benötigt wird und welche weiteren Rahmenbedingungen einzuhalten sind. Ziel der additiven Fertigung ist ja nicht, genau die gleichen Bauteile zu produzieren wie im Spritzgießen und das möglichst noch genauso schnell. Wir sehen neben der Herstellung von Prototypen und Kleinserien die große Chance, neue Produkte von vorneherein verfahrensgerecht zu konstruieren, sodass ein Mehrwert, zum Beispiel hinsichtlich Funktionsintegration, entsteht. Heinz Gaub, Geschäftsführer Technik, Arburg

    Im Fall des Arburg Kunststoff-Freiformens (AKF) lassen sich kleine bis mittlere Serien „echter“ Funktionsbauteile aus dem gleichen Material und in gleicher Form herstellen, wie sie auch später für die Großserie beim Spritzgießen verwendet werden können. Für die wirtschaftliche Produktion größerer Stückzahlen muss genau kalkuliert werden, in welcher Zeit welche Teilemenge benötigt wird und welche weiteren Rahmenbedingungen einzuhalten sind. Ziel der additiven Fertigung ist ja nicht, genau die gleichen Bauteile zu produzieren wie im Spritzgießen und das möglichst noch genauso schnell. Wir sehen neben der Herstellung von Prototypen und Kleinserien die große Chance, neue Produkte von vorneherein verfahrensgerecht zu konstruieren, sodass ein Mehrwert, zum Beispiel hinsichtlich Funktionsintegration, entsteht.

    Heinz Gaub, Geschäftsführer Technik, Arburg

    Bild: Arburg

  • In den letzten Jahren hat sich der 3D-Druck einem Wandel unterzogen. Nun werden nicht nur mehr Prototypen erstellt, auch Serienprodukte werden immer öfter additiv gefertigt. Über eine konkrete Stückzahl, für die sich der Einsatz von additiven Verfahren lohnt, muss individuell je nach Bauteil entschieden werden. Losgrößen sind immer abhängig vom Bauteil, genauer gesagt von dessen Komplexität. Daher gibt es Produkte, bei denen sich bereits eine additive Fertigung ab Stückzahl 1 bis hin zu kleineren Losgrößen lohnt. Das Augenmerk darf dabei nicht nur auf dem Fertigungsprozess an sich liegen. Auch die nachfolgende Anwendung, für die das gefertigte Bauteil eingesetzt wird, muss in Betracht gezogen werden. Felix Gruber, Business Development Manager 3D-Druck, Viscotec

    In den letzten Jahren hat sich der 3D-Druck einem Wandel unterzogen. Nun werden nicht nur mehr Prototypen erstellt, auch Serienprodukte werden immer öfter additiv gefertigt. Über eine konkrete Stückzahl, für die sich der Einsatz von additiven Verfahren lohnt, muss individuell je nach Bauteil entschieden werden. Losgrößen sind immer abhängig vom Bauteil, genauer gesagt von dessen Komplexität. Daher gibt es Produkte, bei denen sich bereits eine additive Fertigung ab Stückzahl 1 bis hin zu kleineren Losgrößen lohnt. Das Augenmerk darf dabei nicht nur auf dem Fertigungsprozess an sich liegen. Auch die nachfolgende Anwendung, für die das gefertigte Bauteil eingesetzt wird, muss in Betracht gezogen werden.

    Felix Gruber, Business Development Manager 3D-Druck, Viscotec

    Bild: Viscotec

  • Ob sich 3D-Druck lohnt, sollten Anwender nicht allein an der Losgröße festmachen. Das Entscheidende ist ja, dass wir bei der additiven Fertigung viel freier konstruieren können. Wir stellen damit Bauteile her, die mit konventionellen Verfahren wie dem Fräsen oder Druckguss undenkbar sind. In der Medizintechnik ermöglicht 3D-Druck zum Beispiel Implantate, die eine poröse Struktur besitzen und gleichzeitig extrem fest sind. Dadurch verwachsen sie besser mit dem Gewebe und sind länger haltbar. Außerdem fallen Prozessschritte wie die Montage weg, weil wir Bauteile oder ganze Baugruppen in einem Schritt drucken können. Deshalb rechnet sich die additive Fertigung oft auch bei höheren Stückzahlen. Übrigens wird 3D-Druck immer schneller. Beim Thema Prozessgeschwindigkeit sind die Trumpf-Anlagen mit Multi-Laser-Prinzip und Automatisierung ganz vorne mit dabei. Tobias Baur, General Manager, Trumpf Additive Manufacturing

    Ob sich 3D-Druck lohnt, sollten Anwender nicht allein an der Losgröße festmachen. Das Entscheidende ist ja, dass wir bei der additiven Fertigung viel freier konstruieren können. Wir stellen damit Bauteile her, die mit konventionellen Verfahren wie dem Fräsen oder Druckguss undenkbar sind. In der Medizintechnik ermöglicht 3D-Druck zum Beispiel Implantate, die eine poröse Struktur besitzen und gleichzeitig extrem fest sind. Dadurch verwachsen sie besser mit dem Gewebe und sind länger haltbar. Außerdem fallen Prozessschritte wie die Montage weg, weil wir Bauteile oder ganze Baugruppen in einem Schritt drucken können. Deshalb rechnet sich die additive Fertigung oft auch bei höheren Stückzahlen. Übrigens wird 3D-Druck immer schneller. Beim Thema Prozessgeschwindigkeit sind die Trumpf-Anlagen mit Multi-Laser-Prinzip und Automatisierung ganz vorne mit dabei.

    Tobias Baur, General Manager, Trumpf Additive Manufacturing

    Bild: Trumpf

  • Die 3D-Druck-Technologie kommt bereits in allen möglichen Losgrößen zum Einsatz. Denn wenn es um Flexibilität und Schnelligkeit geht, ist dieses Verfahren nahezu unschlagbar. Großes Potenzial sehen wir zum Beispiel auch in unserer neuen LAM-Technologie. Hier werden beispielsweise Flüssigkeiten wie Silikone (LSR) verarbeitet. Es handelt sich um einen echten Game Changer, denn die Materialien, die bereits in den Unternehmen verarbeitet werden, können auch ganz einfach per 3D-Druck prozessiert werden. Komplexe Formen, die mit herkömmlichen Fertigungsmethode nicht umsetzbar sind, sind so kein Problem mehr und das mit nahezu identischen Eigenschaften zum Spritzguss, in der Serienfertigung oder auch in Losgröße 1. Florian Bautz, Geschäftsführer, German RepRap

    Die 3D-Druck-Technologie kommt bereits in allen möglichen Losgrößen zum Einsatz. Denn wenn es um Flexibilität und Schnelligkeit geht, ist dieses Verfahren nahezu unschlagbar. Großes Potenzial sehen wir zum Beispiel auch in unserer neuen LAM-Technologie. Hier werden beispielsweise Flüssigkeiten wie Silikone (LSR) verarbeitet. Es handelt sich um einen echten Game Changer, denn die Materialien, die bereits in den Unternehmen verarbeitet werden, können auch ganz einfach per 3D-Druck prozessiert werden. Komplexe Formen, die mit herkömmlichen Fertigungsmethode nicht umsetzbar sind, sind so kein Problem mehr und das mit nahezu identischen Eigenschaften zum Spritzguss, in der Serienfertigung oder auch in Losgröße 1.

    Florian Bautz, Geschäftsführer, German RepRap

    Bild: German RepRap

  • Als Hersteller additiv erzeugter Produkte bei Protiq sowie als Anwender dieser im hauseigenen Werkzeugbau haben wir über das letzte Jahrzehnt Folgendes festgestellt: Es gibt Anwendungen, die nur durch additive Fertigung realisiert werden können. Hierbei stellt sich die Frage der Verdrängung traditioneller Fertigungsverfahren grundsätzlich nicht. Weiterhin ist die Anwendung additiv gefertigter Produkte immer dann wirtschaftlich, wenn diese in Endprodukte verbaut werden und hier unter Gesichtspunkten der Total Cost of Ownership einen Mehrwert im Vergleich zu traditionell gefertigten Produkten liefern. Neben diesen Anwendungen spielt die additive Fertigung ihre Vorteile bei kleinen Stückzahlen aus. Diese liegen zumeist im Bereich zwischen einem und wenigen hundert Stück, so dass nicht die Verdrängung, sondern die Kombination von traditionellen und additiv fertigenden Verfahren zur Abdeckung der gesamten Bandbreite das eigentliche Thema ist. Ralf Gärtner, Geschäftsführer, Protiq

    Als Hersteller additiv erzeugter Produkte bei Protiq sowie als Anwender dieser im hauseigenen Werkzeugbau haben wir über das letzte Jahrzehnt Folgendes festgestellt: Es gibt Anwendungen, die nur durch additive Fertigung realisiert werden können. Hierbei stellt sich die Frage der Verdrängung traditioneller Fertigungsverfahren grundsätzlich nicht. Weiterhin ist die Anwendung additiv gefertigter Produkte immer dann wirtschaftlich, wenn diese in Endprodukte verbaut werden und hier unter Gesichtspunkten der Total Cost of Ownership einen Mehrwert im Vergleich zu traditionell gefertigten Produkten liefern. Neben diesen Anwendungen spielt die additive Fertigung ihre Vorteile bei kleinen Stückzahlen aus. Diese liegen zumeist im Bereich zwischen einem und wenigen hundert Stück, so dass nicht die Verdrängung, sondern die Kombination von traditionellen und additiv fertigenden Verfahren zur Abdeckung der gesamten Bandbreite das eigentliche Thema ist.

    Ralf Gärtner, Geschäftsführer, Protiq

    Bild: Protiq

  • In Forschung und Entwicklung vereinfachen additive Verfahren den Entwicklungsprozess und bieten die Möglichkeit, unterschiedliche Varianten wirtschaftlich in kleinsten Stückzahlen zu fertigen. Mit dem 3D-Printservice verfolgt Schunk einen weiteren Ansatz: Mithilfe des Tools lassen sich hochwertige Maschinenbauteile additiv produzieren, ohne dass in Sinteranlagen, 3D-Drucker oder Know-how investiert werden muss. Hier sind vor allem kleine und mittlere Losgrößen gefragt. Darüber hinaus setzt Schunk die Technologie des 3D-Drucks in Seriengreifsystemen und -spannmitteln ein, wenn konventionelle Verfahren an Grenzen stoßen. Sobald der 3D-Druck also zum Problemlöser wird, lohnen sich durchaus auch große Stückzahlen. Prof. Dr. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung (CINO), Schunk

    In Forschung und Entwicklung vereinfachen additive Verfahren den Entwicklungsprozess und bieten die Möglichkeit, unterschiedliche Varianten wirtschaftlich in kleinsten Stückzahlen zu fertigen. Mit dem 3D-Printservice verfolgt Schunk einen weiteren Ansatz: Mithilfe des Tools lassen sich hochwertige Maschinenbauteile additiv produzieren, ohne dass in Sinteranlagen, 3D-Drucker oder Know-how investiert werden muss. Hier sind vor allem kleine und mittlere Losgrößen gefragt. Darüber hinaus setzt Schunk die Technologie des 3D-Drucks in Seriengreifsystemen und -spannmitteln ein, wenn konventionelle Verfahren an Grenzen stoßen. Sobald der 3D-Druck also zum Problemlöser wird, lohnen sich durchaus auch große Stückzahlen.

    Prof. Dr. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung (CINO), Schunk

    Bild: Schunk

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