6 Möglichkeiten zur Senkung der Herstellungskosten mit 3D-Druck

Die Entwicklungen im 3D-Druck haben gezeigt, dass die Technologie schneller wird, Prozesse automatisierter werden und die Produktionsmengen steigen. Der 3D-Druck hat sich inzwischen so weit entwickelt, dass er Unternehmen einen erheblichen Produktionswert bietet. Ein Aspekt dieses Wertes ist die Möglichkeit, die Herstellungskosten in allen Bereichen der Fertigung, vom Design über die Produktentwicklung bis hin zur Produktion, deutlich zu senken. Da der 3D-Druck seinen Wert über alle Fertigungsstufen hinweg zeigt, teilen wir die 6 Möglichkeiten, wie die Technologie Unternehmen helfen kann, ihre Herstellungskosten zu senken.

1. Produktentwicklung  

Produktentwicklung oder genauer gesagt Rapid Prototyping bleibt aus gutem Grund einer der Hauptanwendungsfälle für den 3D-Druck. Der Einsatz von 3D-Druck für das Prototyping kann Unternehmen dabei helfen, die Kosten für die Entwicklung neuer Produkte deutlich zu senken. Da der 3D-Druck auf digitalen CAD-Daten basiert, erfordert die Iteration eines Prototyps lediglich eine Änderung des Designs. Dies bedeutet, dass Unternehmen mehrere Iterationen eines Produkts viel schneller und zu viel geringeren Kosten als herkömmliche Herstellungsmethoden durchführen können. Schnellere Designiterationen bedeuten wiederum eine beschleunigte Produktentwicklungsphase, da Produktfehler frühzeitig in der Designphase korrigiert und Verbesserungen vorgenommen werden können – wodurch die Wahrscheinlichkeit kostspieliger Fehler minimiert wird.

Eine weitere Möglichkeit, durch 3D-Druck die Kosten zu senken mit der Produktentwicklung verbunden ist, den Arbeitsaufwand zu minimieren, der für die Herstellung von Modellen, Werkzeugen und Prototypenteilen erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für den Prototypenbau aus Metall, der oft sehr arbeitsintensiv und kostspielig sein kann. Unternehmen wie Desktop Metal und Markforged bieten jedoch kostengünstige 3D-Drucklösungen für den funktionalen Prototypenbau aus Metall an.

2. Geringere Materialkosten  

Die Reduzierung der Rohstoffkosten ist ein weiterer Grund, den 3D-Druck als praktikable Produktionsalternative in Betracht zu ziehen. Da das Rohmaterial beim 3D-Druck Schicht für Schicht und nur dort, wo es benötigt wird, hinzugefügt wird, reduziert der Druckprozess die Materialverschwendung drastisch. Im Gegensatz zu subtraktiven Fertigungsverfahren, die typischerweise mehr Materialabfall produzieren, ist der 3D-Druck ressourceneffizient, insbesondere wenn hochwertige Materialien verwendet werden.

Der 3D-Druck ermöglicht es Ihnen auch, die Materialmenge zu reduzieren, die für die Herstellung eines Teils benötigt wird, wobei der Metallleichtbau ein gutes Beispiel dafür ist. Metal Lightweighting bezieht sich auf die Praxis, Metallteile mithilfe von 3D-Drucktechnologien leichter zu machen. In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt oder dem Motorsport, in denen bereits ein eingespartes Kilogramm zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann, ist der 3D-Druck eine der wenigen Möglichkeiten, Leichtmetallteile kostengünstig herzustellen.

Bei der subtraktiven Fertigung verteuert das Entfernen von Material aus einem Teil, um sein Gewicht zu reduzieren. Schneiden, Bohren und Bearbeiten erfordern zusätzliche Arbeit und sind daher mit zusätzlichen Kosten verbunden. Beim 3D-Druck ist die Komplexität bei der Herstellung von Leichtbaustrukturen nicht mit zusätzlichen Kosten verbunden. Ganz im Gegenteil:Je leichter das Teil, desto günstiger und schneller der Produktionsprozess.

3. Neue Gestaltungsmöglichkeiten

Der 3D-Druck ermöglicht es Produktdesignern und Ingenieuren, mit komplexen Designs und Geometrien zu experimentieren, die mit keinem anderen Herstellungsverfahren erreichbar sind. Für zukunftsorientierte Unternehmen ist dies eine weitere Möglichkeit, Kosten einzusparen und gleichzeitig die Produktinnovation aufrechtzuerhalten.

Ein Beispiel dafür ist der Bereich der Teilekonsolidierung, wo durch die Konstruktion für die additive Fertigung echte Kosteneinsparungen erzielt werden können. Während bei der traditionellen Fertigung mehrere Komponenten hergestellt und anschließend zum endgültigen Teil zusammengebaut werden müssen, bietet der 3D-Druck einen anderen Ansatz. Mit der Technologie kann ein Teil aus mehreren separaten Komponenten als ein einziges, integriertes Teil gedruckt werden. Durch den Einsatz von Teilekonsolidierungstechniken auf diese Weise können Hersteller erhebliche Kosteneinsparungen erzielen, darunter Arbeitskosten im Zusammenhang mit Montagearbeiten, reduzierte Lagerkosten (da weniger oder sogar keine zusätzlichen Komponenten beschafft und gelagert werden müssen) und niedrigere Wartungskosten, da die Die Leistung des Teils wird verbessert.

Bis heute stammt eine der größten Erfolgsgeschichten beim Einsatz von 3D-Druck zur Reduzierung der Teileanzahl von GE. Das Unternehmen hat 3D-Druck verwendet, um die Anzahl der Komponenten in seinem neuen General Electric Catalyst-Turboprop-Triebwerk von 845 auf nur 11 zu reduzieren. Laut GE senkt der neue Designansatz nicht nur die Gesamtkosten, sondern senkt auch den Kraftstoffverbrauch um 20% und senkt das Gesamtgewicht des Motors. Durch die Zusammenführung von Teilen im Motor gibt es weniger Teile, die konstruiert, zertifiziert, geprüft und hergestellt werden müssen.

4. Kleinserienfertigung

Es gibt viele Fälle, in denen Produktionsmengen keine Investition in hochpreisige Produktionswerkzeuge rechtfertigen. Aus diesem Grund sind konventionelle Fertigungstechniken wie Spritzguss typischerweise für die Kleinserienfertigung ungeeignet. Da sich der 3D-Druck jedoch zu einer Technologie für die Produktion entwickelt, eröffnet dies neue Möglichkeiten für eine kostengünstigere Möglichkeit, Produkte in kleinen Serien herzustellen. Ohne Werkzeug- und Einrichtungskosten wird der 3D-Druck zu einer idealen Lösung, um Teile in geringen Mengen zu liefern.

Während die Kleinserienproduktion ein überzeugender Anwendungsfall für den 3D-Druck ist, suchen mehrere Unternehmen nach Möglichkeiten, die Technologie in Richtung noch höherer Produktivität voranzutreiben. Betatype beispielsweise, ein britischer Spezialist für additive Fertigung, hat kürzlich mit seinen 3D-gedruckten Automobilteilen Schlagzeilen gemacht. Das Unternehmen konnte zwei Metall-3D-Drucker optimieren, um in nur 34 Stunden 384 Metallteile in einem einzigen Bau zu liefern. Zum Vergleich:Es dauerte 400 Stunden, um diese Anzahl von Teilen mit einem nicht optimierten 3D-Drucker herzustellen. Der Cost-per-Part wurde ebenfalls von $40 auf unter $4 gesenkt. Das Unternehmen behauptet, dass „bei einer Installation von 7 Maschinen, die diesen optimierten Prozess ausführen, das Volumen 1 Million Teile pro Jahr erreichen kann – Teile, die funktionaler und kostengünstiger sind.“

5. Reduzierte Werkzeugkosten

Die Herstellungskosten können durch 3D-Druck-Produktionshilfsmittel wie Vorrichtungen und Vorrichtungen erheblich gesenkt werden. Vorrichtungen und Vorrichtungen werden oft an externe Lieferanten ausgelagert, wo sie CNC-gefräst oder manuell geschweißt und montiert werden. 3D-Druckvorrichtungen im eigenen Haus können sich jedoch als viel schnellere und kostengünstigere Alternative erweisen.

Volkswagen Autoeuropa druckt seit mehreren Jahren kundenspezifische Werkzeuge mit Ultimaker 3D-Druckern. Die Technologie ermöglicht es dem Unternehmen, leichte Vorrichtungen und Vorrichtungen herzustellen, die auf bessere Ergonomie und verbesserte Leistung ausgelegt sind. Am beeindruckendsten ist, dass der interne 3D-Druck Volkswagen Autoeuropa dabei hilft, Kosteneinsparungen von mehr als 90 % im Vergleich zur externen Beschaffung der Tools zu erzielen.

6. 3D-Druck-Ersatzteile

Viele Industrien halten ein Lager an Ersatzteilen mit seltener und geringer Nachfrage vor, was sich als kostspielige Ausgabe erweisen kann. Beim 3D-Druck ist eine Lagerhaltung für solche Ersatzteile überhaupt nicht erforderlich. Durch den Einsatz der Technologie können Hersteller Ersatzteile nach Bedarf produzieren, die Anzahl der gelagerten Teile reduzieren und dadurch die Lagerkosten senken.

Mit dem Aufkommen der verteilten Fertigung unternehmen OEMs und Ersatzteillieferanten auch Schritte, um lokalisierte AM-Einrichtungen für den 3D-Druck von Ersatzteilen näher bei den Kunden aufzubauen. Dies führt zu einer schnelleren und einfacheren Lieferung, senkt die Logistikkosten und reduziert die Komplexität der Lieferkette.