Ist additive Fertigung das Richtige für Sie? Ein praktischer Entscheidungsleitfaden

Additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, hat sich von einer futuristischen Neuheit zu einer weitverfügbaren Technologie entwickelt. Obwohl additive Fertigung seit Mitte der 1980er Jahre existiert, ist das Wachstum in Nutzung und Kommerzialisierung der Technologie in den letzten fünf Jahren explodiert. Drucker wurden schneller, günstiger und kompakter, nicht zu erwähnen die stetig wachsende Auswahl an Kunststoff- und Metallmaterialien.

Additive Fertigung bricht die Grenzen traditioneller Methoden, indem sie ändert, wie Produktionsbauteile erstellt und unterstützt werden. Wenn auf die richtigen Situationen angewendet, kann additive Fertigung Produkte mit größerer Effizienz und verbesserter Leistung liefern. Die Vorteile hören dort nicht auf; es gibt eine Fülle finanzieller Vorteile beim 3D-Druck, von reduziertem Produktabfall über geringere Kosten für komplexe Teile bis hin zu Umsatzchancen bei Kleinserienproduktion.

Dieser umfassende Leitfaden deckt tiefgehende Informationen zu additiver Fertigung, ihren Vorteilen, was bei der Einführung zu beachten ist, und mehr ab!

Schnellzugriff 

• Was ist additive Fertigung?
• 6 Vorteile der Nutzung additiver Fertigung in Ihrer Fertigungsanlage
• Ist additive Fertigung richtig für Ihr Unternehmen? 5 Überlegungen vor der Implementierung dieser Fertigungstechnologie
• Ihre Investition in additive Fertigung maximieren mit CMTC!

Was ist additive Fertigung?

Additive Fertigung, oder 3D-Druck, ist ein Prozess, der ein greifbares Objekt aus einem digitalen Design erstellt. Während ein traditioneller 2D-Drucker einen Computer nutzt, um eine Datei zu lesen und eine flache, zweidimensionale Replik auf Stoff oder Papier auszudrucken, erstellt 3D-Druck ein physisches Objekt aus einer digitalen Datei, indem Schicht für Schicht Material aufgetragen wird, bis ein vollständiges dreidimensionales Objekt entsteht.

Additive Fertigungstechnologien bauen dreidimensionale Objekte Schicht für Schicht auf. Jede nachfolgende Schicht bindet an die vorige Schicht teilweise geschmolzenen Materials. Anders ausgedrückt: Statt Material während des Produktionsprozesses zu entfernen, um Bauteileigenschaften wie Löcher zu schaffen, würde das Bauteil mit additiven Fertigungsmethoden mit dem bereits im fertigen Teil geformten Loch konstruiert.

Das Schichtmaterial kann fast jede Art von Substanz sein, von Metallpulver, Keramik, Thermoplaste, Glas – sogar Schokolade! Als Ergebnis sind 3D-Drucker nicht One-Size-Fits-All; es gibt eine Vielzahl von Optionen für 3D-Druck, sodass der Druckertyp für verschiedene Anwendungen variiert.

Additive Fertigung wurde genutzt, um physische Modelle, Prototypen, Werkzeugkomponenten und Produktionsbauteile in verschiedenen Medien herzustellen, einschließlich Metall, Kunststoff und Verbundwerkstoffe. Fast jede Form kann auf einem 3D-Drucker repliziert werden, und Teile können in verschiedenen Farben und sogar mit mehr als einem Material hergestellt werden.

6 Vorteile der Nutzung additiver Fertigung in Ihrer Fertigungsanlage

3D-Druck wurde für seine innovativen industriellen Fertigungsfähigkeiten gefeiert. Es gibt mehrere Vorteile, die diese Fertigungstechnologie zu einem wertvollen Asset machen, das von Unternehmen weltweit geschätzt wird, einschließlich:

Reduzierte Entwicklungskosten

Diese fortschrittliche Fertigungstechnologie hat das Klischee, etwas teuer zu sein, aufgrund ihrer initialen Kosten. Doch die langfristig reduzierten Entwicklungskosten bringen geldsparende Vorteile.

In puncto Maschinenbetriebskosten hängt es von der Größe des 3D-Druckers ab. Die meisten Desktop-3D-Drucker verbrauchen so viel Strom wie ein Laptop, während einige große industrielle 3D-Drucker deutlich mehr verbrauchen. Dennoch führt ihre Fähigkeit, komplexe Objekte in einem einzigen Schritt zu produzieren, zu größerer Effizienz und Produktivität.

Einer der Hauptvorteile des 3D-Drucks sind die reduzierten Arbeitskosten. Abgesehen von Nachbearbeitung sind die meisten Drucker selbstständig und benötigen kaum Bedienerunterstützung. Die Arbeitskosten für einen 3D-Drucker sind im Vergleich zur traditionellen Fertigung, wo hochqualifizierte Bediener meist Notwendigkeit sind, im Wesentlichen nicht existent.

Zusätzlich ist additive Fertigung bei geringen Stückzahlen kostentechnisch wettbewerbsfähig im Vergleich zur traditionellen Fertigung. Es ist signifikant günstiger, Prototypen zu 3D-drucken als mit anderen Fertigungsmethoden wie Spritzguss, traditionellen Formen, Fräsen und Bearbeitung.

Weniger Produktabfall

Durch das Designen von Entwürfen in einem Computerprogramm und deren Sendung zum Drucken wird die Zeit zur Erstellung und Produktion neuer Designs drastisch verkürzt mit weniger Abfall. Dieser digitale-zu-digital-Prozess entfernt die zusätzlichen Zwischenschritte des traditionellen Prototypings.

Zusätzlich hat 3D-Druck erhöhte Durchlaufzeiten. Mit der Fähigkeit, schnelle Iterationen zu erstellen, identifiziert 3D-Druck Engineering- und Designprobleme, die in traditioneller Fertigung Wochen, wenn nicht Monate, zur Entdeckung gebraucht hätten.

Additive Fertigung ermöglicht die Erstellung komplexer Designs, die normalerweise zu schwierig oder zu teuer zum Bauen sind. Prozessentwicklung kann in weniger Zeit mit Geld, das für Design und Bau von Prototypen mit traditionellen Methoden wie Formen und Matrizen ausgegeben würde, erreicht werden. Es gibt auch weniger Produktabfall durch die Notwendigkeit, Formen für Teile und Features wegzuwerfen, die sich in Prototyp-Iterationen geändert haben.

Entscheidungen über finale Bauteildesigns können schneller erreicht werden, weil die für effektives Design und Erstellung erforderliche Zeit reduziert wird. Insgesamt bietet additive Fertigung einen effektiveren und effizienteren Designprozess mit weniger Abfall und reduziertem Aufwand.

Verbesserte Produktqualität

Die Vorteile des 3D-Drucks erstrecken sich auf bessere Produktdesignqualität und Prozessentwicklung. Additive Fertigung ermöglicht Herstellern, überlegene Produkte zu erstellen, weil Designprobleme wie schlechte Ergonomie früh identifiziert und schnell gelöst werden können. Als Ergebnis kann die Qualität der Teile mit einem besseren finalen Design durch 3D-Druck verbessert werden.

Darüber hinaus ermöglicht dieser technologische Fortschritt Ingenieuren, komplexe und intricate Teile zu bauen, die mit typischen Fertigungsmethoden nicht kosteneffektiv oder sogar möglich sind. Ingenieure sind nicht mehr an die Beschränkungen traditioneller Ausrüstung gebunden; einige Teile, die als Baugruppen konzipiert waren, die Fügen, Befestigen oder Schweißen erforderten, können als einzelnes Teil gedruckt werden. Dies reduziert Abfall, während es oft größere Festigkeit und Haltbarkeit dem Produkt verleiht und potenzielle Ausfallpunkte reduziert.

3D-Druck kann auch Teile aus verschiedenen Substanzen erstellen, wie Thermoplaste. Einige dieser Materialien können das Gewicht signifikant reduzieren, während sie Festigkeit und Integrität beibehalten. Das ist außerordentlich hilfreich, wenn Ingenieure Festigkeit beibehalten, aber Gewicht reduzieren wollen.

Additive Fertigung kann eine wertvolle Technologie sein, um langlebige Produkte zu erstellen, die durch ihre verbesserte Qualität kontinuierlichen Gebrauch standhalten.

Echtes Rapid Prototyping  

Erinnern Sie sich, als "rapid" Prototyping eine Lieferzeit von Wochen oder Monaten für Design und Fertigung bedeutete? Dies war primär auf die Notwendigkeit zurückzuführen, ein Prototyp-Werkzeug oder -Fixture herzustellen und wahrscheinlich einen Teil dieser Arbeit auszulagern, da viele Hersteller auf Produktion fokussiert waren, aber keine wertvolle Zeit für die Produktion eines einzelnen Prototyp-Teils binden wollten.

Mit additiver Fertigung können Sie einen Prototyp auf einem 3D-Drucker in Stunden designen und produzieren – nicht Wochen! Statt für Fertigung zu designen, können Sie jetzt für Design fertigen. Zusätzlich können Teile spezifisch produziert werden, um komplexe Kundenspezifikationen zu erfüllen. Das ist ein Game-Changer für Prototyping.

Was bedeutet das für Ihr Unternehmen? Mit einer relativ kleinen Investition in einen 3D-Drucker und Expertise können Sie jetzt schnell Mock-ups eines neuen Produkts produzieren und es in wenigen Tagen in die Hände des Kunden geben. Zudem können Sie ein Teil für eine sehr spezifische Marktnische produzieren, was zur Produktion von High-Margin-Produkten führen könnte.

Ein Mittel, um Talent, Expertise und Begeisterung für Ihr Unternehmen zu gewinnen  

Im zweiten Artikel unserer Blogpost-Serie über die Gewinnung der Millennial-Generation, "How to Attract Millennials and Preserve the Future of Manufacturing", diskutierten wir die Integration additiver Fertigung und anderer neuer Technologien in Ihren Arbeitsplatz, um qualifizierte Arbeiter aus dieser Population anzuziehen. Wie in jenem Artikel angegeben, können Sie additive Fertigungsausrüstung nutzen, um junge, qualifizierte Arbeiter in Ihre Anlage zu locken.

Ist additive Fertigung richtig für Ihr Unternehmen? 5 Überlegungen vor der Implementierung dieser Fertigungstechnologie

Wie bei der Implementierung jeder substanziellen Änderung in Ihrem Fertigungsprozess gibt es mehrere Faktoren zu berücksichtigen und zu erkunden, bevor Sie neue Technologie in Ihr Unternehmen bringen.

Den Mindset-Wechsel bei additiver Fertigung erkennen

Während additive Fertigung ein mächtiges Werkzeug für Hersteller ist, erfordert die effektive Nutzung einen Mindset-Wechsel für Designingenieure und Unternehmensmanager. Additive Fertigung geht gegen viele Prinzipien, die die meisten Design-, Maschinenbau- und Industrieringenieure in der Schule lernen.

Beispielsweise wurden traditionell Metallbleche als Rohmaterial für Metallbearbeitungsprozesse verwendet. Diese Bleche werden lasergeschnitten, um eine Form zu erzeugen. Die Aufgabe von Designingenieuren war es, die richtige Größe des Stahlblechs zu bestellen und das Programm zu designen, um das Nesten der Teile innerhalb dieses Blechs zu optimieren und Ausschuss zu minimieren. Je weniger Stahl entfernt wird, desto niedriger die Ausschusskosten und desto höher die Gewinne.

Im Fall additiver Fertigung bauen Sie statt Fokus auf Reduzierung der Materialentnahme ein Produkt auf, indem Sie Material dort hinzufügen, wo es gebraucht wird, oder es in der Designphase weglassen, um ein Teil zu produzieren. Statt also eine Form aus einem Stahlblech auszuschneiden, bauen Sie dasselbe Teil mit einem 3D-Drucker auf. Gefällt Ihnen die Form oder Features nicht, ändern Sie einfach das Modell und drucken Sie ein weiteres! Haben Sie ein Design, das Ihnen gefällt, können Sie so viele Kopien drucken, wie Sie brauchen.

Wie Sie sehen, wird das Design-Mindset auf den Kopf gestellt, wenn additive Fertigung involviert ist. Die Überlegungen verschieben sich von der Reduzierung der Materialentnahme zur Optimierung des Bauteildesigns und dann zum Aufbau eines Teils, eins nach dem anderen.

Hier sind einige einfache und relativ kostengünstige Wege, Ihre Designingenieure für 3D-Drucktechnologien umzuschulen:

Lernen

Viele Universitäten und Community Colleges haben additive Fertigungsprogramme entwickelt. Diese können von Studienfachspezialisierungen und Zertifikatsprogrammen bis zu additiven Fertigungs-Workshops und Seminaren reichen. Additive Fertigungs-Events bieten auch Gelegenheiten für Ingenieure und Manager, mehr über die Technologie zu lernen, was für jeden signifikanten Prozesswechsel kritisch ist.

Lesen

Magazine wie Make Magazine werden veröffentlicht, um Beispiele für 3D-Materialien zu zeigen und Vergleiche zwischen Druckermodellen zu bieten, damit Sie das richtige für Ihr Unternehmen auswählen können. Das Internet enthält auch eine Fülle von Daten zu additiver Fertigung und 3D-Druck. Unsere Website hat einen ganzen Bereich, der additiver Fertigungsinformation und Ressourcen gewidmet ist.

Netzwerken

Fragen Sie herum und verbinden Sie sich mit lokalen Herstellern, die 3D-Druck nutzen. Lernen Sie, wie sie dessen Features nutzen und Fähigkeiten optimieren. Herstellernetzwerke, lokale Handelskammern und Events sind Orte, wo Sie andere finden können, die die Technologie nutzen.

Experimentieren

Die Kosten für persönliche und Desktop-3D-Drucker sind dramatisch gesunken, da mehr Modelle eingeführt wurden und der Wettbewerb in diesem Markt zunimmt. Ein Desktop-Mini-Drucker kann für nur 500 $ gekauft werden. Wenn Sie additive Fertigung in Ihre Abläufe integrieren wollen, kaufen Sie einen oder ein paar und stellen Sie sie Ihren Ingenieuren zur Verfügung, wie es Ford Motor Company tut. Es gibt keinen besseren Weg, die Technologie kennenzulernen und das Mindset zu ändern, als Designer und Ingenieure mit der Technologie "spielen" zu lassen. Einmal die Fähigkeiten von Additive besser verstanden von Ihren Designern und Ingenieuren, wird die Identifikation der richtigen industriellen Additive-Technologie für Ihre Unternehmensbedürfnisse weitaus einfacher.

Neue Technologien können beängstigend, aber auch aufregend sein! Das Versprechen additiver Fertigung in den nächsten fünf Jahren ist spannend, von der Produktion individueller, funktionsfähiger Prothesen bis zum Einsatz von 3D-Druck in den meisten Grundschulklassen und Haushalten.

Ihre Investition in additive Fertigung maximieren mit CMTC!

Was, wenn Sie nicht wissen, wie man einen 3D-Drucker bedient? Als additive Fertigung erstmals auf den Markt kam, gab es nur wenige Ressourcen, um Hersteller bei der Nutzung der Technologie zu unterstützen, und die existierenden waren tendenziell sehr teuer. Es gibt andere kostenlose oder kostengünstige Wege, Ihr Unternehmen mit additiver Technologie und möglichen Anwendungen für Ihre Situation vertraut zu machen. CMTC sponsert additive Fertigungs-Webinare, die Präsentationen von Experten und Ressourcen im Bereich additiver Fertigung beinhalten.

Da die Nachfrage nach kundenspezifischen Teilen weiter steigt, werden additive Fertigungsprozesse in der Zukunft immer relevanter. AM-Ausrüstungshersteller prognostizieren, dass, da mehr Unternehmen diese Technologien adoptieren, es nur eine Frage der Zeit ist, bis die Zukunft der Fertigung komplett transformiert wird.

CMTC erkennt die Wichtigkeit dieses Wegs nach vorne und ist hier, um Ihnen zu helfen, Ihr Fertigungsunternehmen mit additiver Fertigung zu transformieren. Kontaktieren Sie uns, um mehr zu erfahren!