Die Wahrheit über Skaleneffekte bei additiven Fertigungsverfahren

Skaleneffekte sind ein zentrales Anliegen für alle Unternehmen, die Fertigungsdienstleistungen anbieten, unabhängig von ihrer Branche oder den spezifischen Prozessen und Technologien, die sie einsetzen. Diese Bedenken haben seit einiger Zeit dazu geführt, dass sich additive Fertigungsverfahren als praktikable Produktionswerkzeuge nicht durchgesetzt haben. Typischerweise wird argumentiert, dass die additive Fertigungstechnologie nicht die gleichen Skaleneffekte bietet wie die traditionelle Fertigung. Mit anderen Worten, die Kosten für die Lieferung eines 3D-gedruckten Teils bleiben immer gleich, egal ob einer oder 100 produziert werden sollen. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen es weitaus kostengünstiger ist, Teile in großen Mengen herzustellen. Vor diesem Hintergrund wird uns oft gesagt, dass die additive Fertigung nur als Prototyping-Tool geeignet ist (wenn auch schnell, vielseitig und effektiv) und subtraktive Methoden niemals ersetzen wird.

Bis zu einem gewissen Grad stimmt dies. Additive Fertigungsverfahren sind in Bezug auf Individualisierungspotenzial und die Lieferung von Einzelteilen kaum zu überbieten, während die Skaleneffekte traditioneller Verfahren sie für große Massenproduktionen hochattraktiv machen. Mit der sich schnell beschleunigenden Entwicklung hin zu strategischer Automatisierung und Rationalisierung von Projektabläufen in mehreren Branchen und dramatischen Verbesserungen bei Technologie und Materialien für die additive Fertigung bedeutet dies jedoch, dass die Situation nicht mehr ganz so eindeutig ist wie früher…

Entwicklung komplementärer Tools und Prozessverbesserungen

Zuvor waren additive Fertigungsverfahren aufgrund von Einschränkungen bei der Volumenverpackung und der Fertigungsplanung nicht in der Lage, die Skaleneffekte in der traditionellen Fertigung zu erreichen, wodurch die Anzahl der Teile, die in einem einzigen Lauf gedruckt werden konnten, begrenzt war. Infolgedessen würde sich eine Produktion in großem Maßstab aufgrund von Zeitbeschränkungen typischerweise als unpraktisch erweisen. Die laufende Forschung zu Volumenverpackungs- und Build-Scheduling-Methoden trägt jedoch diesen Bedenken Rechnung und ermöglicht die Optimierung von Druckläufen mit kürzesten Bauzeiten ohne Qualitätseinbußen.

Dabei spielt die Automatisierung eine Schlüsselrolle. Softwareplattformen, die auf die spezifischen Anforderungen von additiven Fertigungsprojekten ausgelegt sind, werden immer ausgefeilter und ermöglichen eine automatische Berechnung der Bauplanung, sobald alle Projektdaten eingegangen und freigegeben sind.

Der Aufstieg wirklich integrierter Fertigungslösungen

Mit der Entwicklung dieser Softwaretools etabliert sich die additive Fertigung nun langsam als tragfähiges Produktionswerkzeug in einer Reihe von Branchen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die additive Fertigung als vollständiger Ersatz für die traditionelle Fertigung betrachtet werden sollte. Für die Großserienfertigung bieten traditionelle Verfahren immer noch unübertroffene Skaleneffekte, insbesondere für Teile, die routinemäßig mit geringem (wenn überhaupt) Bedarf an kundenspezifischen Anpassungen hergestellt werden.

Langfristig ist es besser, sich darauf zu konzentrieren, die verschiedenen zur Verfügung stehenden Fertigungsverfahren zusammenzuführen und gezielt einzusetzen, um den größtmöglichen Nutzen aus ihren Fähigkeiten zu ziehen. Zukunftsorientierte Unternehmen untersuchen bereits, wie mehrere Herstellungsmethoden in einem einzigen Projekt eingesetzt werden können, um Ergebnisse zu erzielen, die sonst schwer oder unmöglich zu erreichen wären. Zum Beispiel könnte ein Metallteil 3D-gedruckt und dann mit CNC-Bearbeitung weiter verfeinert werden, um das fertige Ergebnis zu erzielen.

Die Entwicklung solcher Hybridprozesse hat enorme Auswirkungen auf Branchen wie die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt, in denen neben routinemäßigen Großserien regelmäßig auch Einzelteile und Kleinserien geliefert werden müssen. In solchen Fällen kann eine sorgfältig durchdachte Kombination von Fertigungstechniken zu spürbaren Kosteneinsparungen und Prozessverbesserungen führen. Herkömmliche Methoden können für Großserien verwendet werden, um die resultierenden Skaleneffekte voll auszuschöpfen, während die additive Fertigung für kleine Produktserien oder kundenspezifische Teile eingesetzt werden kann, die sonst nicht kostengünstig herzustellen wären.

Solche Lösungen können auch zahlreiche versteckte Vorteile haben. Bedenken Sie die Notwendigkeit, in vielen Branchen ein Ersatzteillager für Notfälle vorzuhalten. Diese zu lagern, bis sie benötigt werden, kann sich als ernsthafte laufende Kosten erweisen, aber Ersatzteile könnten stattdessen bei Bedarf in 3D gedruckt werden, wodurch die Lagerkosten insgesamt entfallen.

All dies in die Praxis umsetzen

Damit sich integrierte Fertigungsansätze durchsetzen können, ist die Entwicklung von Software- und Workflow-Management-Tools für deren erfolgreiche Umsetzung unabdingbar. Wenn mehrere Prozesse aufeinander abgestimmt werden müssen, muss in jeder Phase des Projektlebenszyklus ein effektives Workflow-Management stattfinden, um Effizienz- und Qualitätsziele zu erreichen.

Wie oben erwähnt, entwickeln sich Softwaretools schnell weiter, um den Anforderungen von additiven Fertigungsprojekten in dieser Hinsicht gerecht zu werden. Wir gehen davon aus, dass sich diese Tools in naher Zukunft weiterentwickeln und mehrere Fertigungsprozesse zu vollständig zentralisierten Workflows zusammenführen. Auf diese Weise können innovative neue Lösungen identifiziert und implementiert werden, wobei die Flexibilität auf Projekt-zu-Projekt-Basis möglich ist.
Da sich ergänzende Tools und bewährte Verfahren auf diese Weise entwickeln, werden Skaleneffekte nicht mehr länger die Hauptentscheidungsfaktor für die Erforschung von Fertigungsverfahren, und neue Techniken und Technologien werden ihr volles Potenzial entfalten. Wir freuen uns sehr auf die Ergebnisse!